沅水水库汛限水位探讨

维普资讯 http://www.cqvip.com ２００２年６月　中南水力发电　第２期　沅水水库汛限水位探讨　安申义　（中南勘测设计研究院，湖南长沙４１００１４）　１决策的目标和原则　研究，从总体利益出发进行协调，两害泪投取其轻，两　沅水水库是以发电为主的综合利用水库，汛期调　利相权取其重。　度的目标，应为在充分重视防洪要求的同时追求最大　２沅水大洪水的月日分布概况和规律　的综合利用效益：在不影响防洪要求的条件下力求提　根据史志文献查阅考证，历史洪水调查和实测洪　高发电效益；在不影响发电效益的条件下力求提高防　水资料，摘录如下（表１）：　洪效益；在互有矛盾的情况下，要统筹兼顾，认真分析　表１沅水有日期记载的特大洪水和大洪水表　维普资讯 http://www.cqvip.com ・　２　・　中南水力发电　第２期　沅水４０　０００ｍ￣／ｓ级洪水有日期　载的共４次，出　４关于五强溪水库的汛限水位　现在６月下旬～７月中旬，３次为全流域洪水，１次为　国家在初步设计审查时审定的水库防洪库容１３．６　上中游洪水。２Ｏ世纪内３０　００Ｏｒｅ３／ｓ以上的大洪水共　亿　，汛限水位９８ｍ，预留时间是５月１　Ｅｔ至７月３１　１Ｏ次，出现于６月中旬　７月下旬，这是沅水流域防洪　日。泄洪设施和建筑物、水轮机组的额定水头都是按　的重点，在沅水尾闾都形成了较大的洪水灾害，出现在　这个条件确定的。从总的说来，这是当时在限定的设　７月下旬的２次大洪水，属于中下游洪水。历史上在８　计蓄水位前提下，充分考虑了防洪要求，克服了很大困　月下旬和１Ｏ月中旬也出现过大洪水或较大洪水，往往　难才争取到的成果。至于设计蓄水位一再降低，致使　是单蜂形，峰高量小，和长江洪水遭遇不密切，危害较　防洪库容减小，这是当时虽经努力而难以改变的决策。　小。其他在２５　０００～３０　０００ｍ３／ｓ的洪水２ｏ世纪有６次　现在要想改变不能不受到现实条件的制约。　以上，天然情况下均发生洪水灾害，但五强溪建库后对　就电力来说，原选定的水轮机额定水头４４．５ｍ，水　尾间不会有大的危害。此外由于沅水尾闾受洞庭湖顶　电站满出力发电时下游水位在５３ｍ以上，水头损失约　托影响大，遇长江大洪水、沅水洪水虽不到２０年一遇，　１．５ｍ，汛限水位９８ｍ时已发不足出力，在弃水时受阻　尾间仍会遭受较大水灾，例如１９５４年洪水、１９３１年洪　出力更大，说明如下（表２）。　水、ｉ９９８年洪水、１９３５年洪水。至于４０　０００ｍ３／ｓ级的特　大洪水，仅靠现有水库和堤防，还难以解决。对于　表２汛限水位９８ｍ时电站出力随流量的变化表　２５　０００ｍ＂／ｓ以下的一般洪水，如不和长江洞庭湖大洪水　流量Ｑ（ｍ３／ｓ）　３　１８０　４　４２０　７　２００　１０　２３０　１３　７１０　１７　４００　遭遇，则水库调洪后较易解决，　作重点研究。　净水头（ｍ）４３．６　４２．５　４０．５　３８．５　３６．５　３４．５　３长江梅雨锋系是沅水大洪水的主要成因　电站出力（万ｋＷ）１１６．４　１１２　１０４　９６．６　８９　８１．９　沅水流域的大洪水，除极少数后期（８月及以后）　洪水外，其基木天气系统都是梅雨锋系。沅水位于２６ｏ　以上说明：即使汛限水位维持９８ｍ，如按入库流量　～３０。　，１０７。～Ｉ１２。Ｅ，在长江梅雨锋系的主要雨带之　下泄水电站的预想出力将大大降低，当流量达　中，因而常出现范围广、强度大、历时长的暴雨。每年　１Ｏ　００ｏ・Ｔｌ３／ｓ，水电站预想（可发）出力下降２０％，说明对　春夏之交，东亚高空西风环流减弱北退，热带环流开始　发电的影响已经很严重了。如再降低２ｍ将使水电站　控制中国南部。４月、５月份降雨主要在南岭地区，沅　预想出力再降低８万ｋＷ，仅以６月、７月两月计算，平　水流域在主雨带北侧，暴雨逐渐增多，俗称江南雨季，　均每年再减少１．７亿ｋＷ・ｈ，每年减少发电收入５　０００　大面积的连续暴雨还不多，从历史记录上ｔ￡Ｌ束发现成　余万：砣。同时最小水头仅为最大水头的６ｏ％，由于水　灾洪水。随着热带环流的不断增强，进入了长江梅雨　头变幅过大，将使机组空蚀振动加剧，影响机组安全稳　季节。梅雨环流形势的共同点是５００毫巴高纬度地区　定运行。　存在阻塞形势　东亚１１０￣Ｅ附近有梅雨大槽，而西太副　目前的防洪库容基本可以满足２０年一遇的防洪　高与青减高压分别在其两侧。梅雨的稳定和强弱与西　标准，汛限水位降低对小于２０年一遇的洪水基本上没　太副高脊线位置有暂叨的关系。梅雨一般出现在６月　有效益。对于大于２０年一遇的洪水，由于汛限水位降　中旬～７月中旬，最早在６月初，最迟到７月底。一般　至９６ｍ时，泄洪能力仅１１　４２７ｍ　／ｓ，降低约ｌ／３，仅为允　每年最后一次梅雨形成该年的最大洪水，所以７月下　许下泄量的６０％。沅水大洪水历时长达７　１１日，且　旬仍有大洪水发生。在５００毫巴图上西太副高（在　多为复峰，汛限水位降低２ｍ的库容仅约２亿　，由于　ｌｌ５。～１２０。Ｅ）的位置，６月平均在２Ｏ。Ｎ附近，第一次到　水位低时泄洪能力严重不足，大洪水时这部分库容绝　达此位置时叫“入梅”，稳定跳出２５。Ｎ叫“出梅”，即梅　大部分为最初不需要拦蓄的洪量所充蓄，对主要洪峰　雨季节结束，主雨带移至黄淮和华北，西太副高位于　所起的拦洪作用极微。根挹５Ｏ年一遇洪水的调洪计　２（）。一２５。Ｎ是沅水流域出现大面积强暴雨的～・个重要　算　最高洪水位降低不到５ｅｍ，相应ｔ部的库容小于　条件。如果热带环流很强或高纬度阻塞高压较弱，梅　０．１亿Ｈｌ３，其有效系数小于０．０５，能够减少超标准淹没　雨季节会提前结束，或出现“空梅”，即没有大的强暴　耕地５００亩，按２ｏ年一遇计算，平均每年为２５亩，即　雨，出现干旱。　使每亩损失ｌ万元，年平均也只有２５万元，仅为发电　损失的１／２００。说明再降低汛限水位是十分不合理的。　维普资讯 http://www.cqvip.com 第２期　安申义沅水水库汛限水位探讨　・　３　・　相反应当利用预报预泄，在不影响防洪要求前提下，适　当提高汛限水位。例如原来五强溪泄洪需要补偿到桃　源的区间流量，现在凌津滩投入，汛期降低ｌｍ水位运　行，五强溪洪水来前腾空库容时，凌津滩可以同步下　泄，减少洪水传播时问，又可根据凌津滩水位适时调整　泄量，消除区间流量预报误差及补偿误差。　５关于汛限水位控制的起始时期　条件下，千方百计争取７月底多蓄一些水量。其困难　在于当前对中长期的预报水平在定性定量方面还难以　满足防洪调度的要求。但只要细心体察实际洪水资　料。还可发现一些可循的规律：大凡沅水在７月下旬发　生大洪水，必是长江梅雨期延长，长江上、中游洪水遭　遇，因而产生大洪水，在长江洞庭湖７月份的水位水情　上都会明显地表现出来，在天气形势５００毫巴图上西　原来汛限水位由５月１日开始，从２０年来的实践　说明是不适宜的。其理由有三：历史记录和实测水文　太高压脊的位置在２５。Ｎ以南。说明如下（表３）：　资料中未发现５月份沅水尾间出现水灾记载；五强溪　５０多年的实测水文资料，各年５月份的最大流量，均　小于２』）　，ｓ，在河道安全泄量范围以内；５月份洞　庭湖水位低，对沅水尾闻泄量的顶托影响很微，下游区　间流量也小，尾闯堤防设计水位的实际泄流能力比安　全泄量高１０％一２０％，根本构不成水灾威胁。五强溪　的１３．６亿ｍ３防洪库容，让其按发电要求进行径流调　节比其按汛限水位运行时，洪峰流量更小，这个月设汛　限水位没有实际防洪效益。流量大时有水不能蓄且水　头低，发不足额定出力，流量小时由于水头低出力也降　低；不设限制水位时，可以多利用水量，平均水头约提　高５ｍ，在弃水时还可提高功率因数超名牌出力发电，　电力电量均有明显增加，但为了满足６月份的防洪要　求，５月下旬应逐步消落到汛限水位。　６关于水库防洪汛限终止日期的确定　沅水８月以后也有出现大洪水的可能，但是机率　很小　和长江大洪水不相遭遇，危害较小，如果为此延　｝乏汛限水位，电站要承受十分巨大的损失，所以原定汛　限水位在７月底终止。７月份水情复杂多变，一方面　是大洪水出现的主要月份，一方面又是洪枯期的过渡　月份，对于一些枯水年份，如７月份水库不蓄水，８月　份水库就难以蓄满或者无水可蓄，不仅少利用了水量，　且最大的水头降低达２０％（１０；ｎ），对电站枯水期出力　影响很大，所以必须在确保常德市和尾间防洪要求的　表３沅水７月下旬发生特大洪水的情况表　对于这类大洪水，在７月中旬从当时水情和天气　形势是可以识别或预料的。当然应严格按照防洪要求　进行水库调度。　也有一部分干旱年，是“空梅”和梅雨季节提前于　７月上旬结束，如１９４１、１９５６、１９５９、１９６１、１９７２、１９７８、　１９８１、２０００年等年份，在５００毫巴天气圈上西太副高已　跳到２５。Ｎ以北，旱象已露端倪，就宜提前］　７月中旬　蓄洪。　总之７月份是沅水水库防洪调度的最关键月份，　气象、水情和水库调度应当逐日交流情况，以俟“出梅”　当即决策蓄水，万一发现情况反复，迅速应变。根据实　际情况适时决策，才能趋利避害，取得最大综合效益。　即使…时难以作得很好，也应当向这个方向努力，及时　总结经验，逐步提高水平。　收稿日期：２１３ｏ２—０３—１５　作者简介：安申义系国家电力公司中南勘测设计研究院原　副院长、副总工程师。