第四章第4節(jié)水庫防洪調(diào)度課件

第四節(jié)水庫防洪調(diào)度第四節(jié)水庫防洪調(diào)度1水庫防洪調(diào)度水庫防洪調(diào)度是指利用水庫的調(diào)蓄作用和控制能力，有計(jì)劃地控制調(diào)節(jié)洪水，以避免下游防洪區(qū)的洪災(zāi)損失。不承擔(dān)防洪任務(wù)的水庫，為保證工程本身的防洪安全而采取的調(diào)度運(yùn)用措施，通常也稱為水庫防洪調(diào)度。水庫調(diào)度包括：防洪調(diào)度、興利調(diào)度。水庫防洪調(diào)度水庫防洪調(diào)度是指利用水庫的調(diào)蓄作用和控制能力，有2一、水庫防洪調(diào)度的任務(wù)、原則和內(nèi)容任務(wù)：根據(jù)規(guī)劃設(shè)計(jì)或防洪復(fù)核選定的水庫工程洪水標(biāo)準(zhǔn)（設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和校核標(biāo)準(zhǔn)）和下游防洪對象的防洪標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合當(dāng)年水庫的擋水建筑物、泄洪設(shè)施和配套工程的實(shí)際情況，按照水庫、下游河道堤防及分蓄洪區(qū)防洪體系聯(lián)合運(yùn)用原則及泄洪方式，在確保水庫工程安全的前提下，通過控制水庫泄流對入庫洪水進(jìn)行調(diào)蓄，以保障上、下游防護(hù)對象的安全，并盡可能使水庫取得最大的綜合效益。一、水庫防洪調(diào)度的任務(wù)、原則和內(nèi)容3為了完成上述任務(wù)，必須遵循的原則是：在確保水庫工程安全的前提下，最大限度地發(fā)揮水庫對上、下游的防洪作用；在滿足第一條原則基礎(chǔ)上，正確處理防洪與興利的關(guān)系，盡量使防洪庫容結(jié)合興利，并力求少留調(diào)洪庫容，且通過預(yù)報(bào)調(diào)度重復(fù)利用，提高水庫綜合效益；力求合理核定調(diào)洪參數(shù)，使制定的調(diào)洪規(guī)則和防洪調(diào)度圖既安全可靠，又切合實(shí)際；應(yīng)根據(jù)洪水預(yù)報(bào)來擬定和不斷修正泄洪方式，盡量使下泄流量均勻，以減輕下游的防洪壓力。為了完成上述任務(wù)，必須遵循的原則是：4水庫防洪調(diào)度的主要內(nèi)容：不定期的復(fù)核水庫防洪參數(shù)（汛限水位、最高洪水位等）；根據(jù)水庫工程洪水標(biāo)準(zhǔn)及水庫對下游承擔(dān)的防洪任務(wù)，確定水庫洪水調(diào)度方式和控制泄流的判別條件；制定防御超標(biāo)準(zhǔn)洪水的非常措施及其使用條件；根據(jù)原規(guī)劃設(shè)計(jì)或復(fù)核修正后的規(guī)劃設(shè)計(jì)，結(jié)合現(xiàn)狀，編制水庫防洪調(diào)度方案和當(dāng)年度汛計(jì)劃，在遭遇洪水時(shí)，據(jù)此進(jìn)行實(shí)時(shí)防洪調(diào)度。包括汛期分期調(diào)度，承擔(dān)下游防洪任務(wù)的分級控制泄流，以及水庫群的聯(lián)合防洪調(diào)度。水庫防洪調(diào)度的主要內(nèi)容：5二.防洪標(biāo)準(zhǔn)水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)反映水庫抗御洪水的能力，分為水工建筑物的防洪標(biāo)準(zhǔn)和下游防護(hù)對象的防洪標(biāo)準(zhǔn)兩類。1．水工建筑物的防洪標(biāo)準(zhǔn)水工建筑物的防洪標(biāo)準(zhǔn)是為確保大壩等水工建筑物安全的防洪設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。對于永久性水工建筑物，按其運(yùn)用條件，分為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與校核標(biāo)準(zhǔn)兩種情況：設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)又稱正常標(biāo)準(zhǔn)，用來決定水庫的設(shè)計(jì)洪水位，當(dāng)這種洪水發(fā)生時(shí)，水庫樞紐的一切工作要維持正常狀態(tài)；校核標(biāo)準(zhǔn)用來決定校核洪水位，在這種標(biāo)準(zhǔn)洪水發(fā)生時(shí)，可以允許水庫樞紐的某些正常工作和次要建筑物暫時(shí)遭到破壞，但主要建筑物(如大壩、溢洪道等)必須確保安全。二.防洪標(biāo)準(zhǔn)水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)反映水庫抗御洪水的能力，分為水工建筑6二.防洪標(biāo)準(zhǔn)2．下游防護(hù)對象的防洪標(biāo)準(zhǔn):當(dāng)水庫承擔(dān)下游防洪任務(wù)時(shí)，需考慮下游防護(hù)對象的防洪標(biāo)準(zhǔn)。在該標(biāo)準(zhǔn)洪水發(fā)生時(shí)，經(jīng)水庫調(diào)蓄后，使通過下游防洪控制點(diǎn)的流量不超過河道的安全泄量(允許泄量)。當(dāng)下游防護(hù)對象距水庫較遠(yuǎn)，水庫至防洪控制點(diǎn)之間的洪水較大時(shí)，控制水庫泄量還應(yīng)考慮區(qū)間洪水遭遇問題。二.防洪標(biāo)準(zhǔn)2．下游防護(hù)對象的防洪標(biāo)準(zhǔn):當(dāng)水庫承擔(dān)下游防洪任7三、水庫防洪特征水位

水庫防洪特征水位包括防洪高水位、防洪限制水位、設(shè)計(jì)洪水位和校核洪水位四項(xiàng)。在特征水位的選擇中，通常應(yīng)全面考慮水庫工程規(guī)模、泄流能力、調(diào)洪方式以及所擔(dān)負(fù)的防洪任務(wù)等情況，通過擬定不同的調(diào)洪運(yùn)用方式進(jìn)行調(diào)洪計(jì)算，綜合分析比較確定。

三、水庫防洪特征水位水庫防洪特征水位包括防洪高水位、防洪限81．設(shè)計(jì)洪水位與校核洪水位選擇設(shè)計(jì)洪水位和校核洪水位與水庫泄洪建筑物泄洪能力的大小直接有關(guān)，它們分別是水庫在正常運(yùn)用和非常運(yùn)用情況下，允許達(dá)到和允許臨時(shí)達(dá)到的最高洪水位，其數(shù)值是擋水建筑物穩(wěn)定計(jì)算和安全校核的主要依據(jù)。因此應(yīng)分別根據(jù)相應(yīng)大壩設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和校核標(biāo)準(zhǔn)的各種典型洪水，以及泄洪建筑物的類型和泄洪能力，按擬定的調(diào)洪方式自防洪限制水位起進(jìn)行調(diào)洪計(jì)算求得。1．設(shè)計(jì)洪水位與校核洪水位選擇92．防洪高水位選擇水庫防洪高水位及防洪庫容的選擇，通常是與下游防護(hù)對象的防洪標(biāo)準(zhǔn)的確定同時(shí)進(jìn)行的，并應(yīng)進(jìn)行各種方案的比較。首先，根據(jù)下游防護(hù)對象的重要性以及水庫可能提供的防洪庫容，初擬幾個(gè)可供比較的下游防洪標(biāo)準(zhǔn)；再據(jù)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)洪水，擬定防洪調(diào)度方式，進(jìn)行調(diào)洪計(jì)算，求出所需的防洪庫容及相應(yīng)的防洪高水位。下游防洪標(biāo)準(zhǔn)及水庫防洪高水位、防洪庫容的選擇，需在技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較的基礎(chǔ)上合理確定。

2．防洪高水位選擇103．防洪限制水位選擇防洪限制水位是汛期水庫為興利目的蓄水允許達(dá)到的限制水位。它的選擇關(guān)系到防洪與興利的結(jié)合問題。其值定得過高，對防洪安全不利；過低，又難以保證興利目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。因此，具體擬定時(shí)要兼顧防洪與興利兩方面的需要。3．防洪限制水位選擇11對于下游有防洪任務(wù)的水庫而言，防洪限制水位、正常蓄水位和防洪高水位的關(guān)系，通常有三種情況：

對于下游有防洪任務(wù)的水庫而言，防洪限制水位、正常蓄水位和防洪12

(1)防洪與興利完全不結(jié)合。防洪限制水位與正常蓄水位相同，防洪高水位在正常蓄水位以上，防洪庫容全部置于正常蓄水位以上。這種情況防洪效益與興利效益不矛盾，防洪調(diào)度比較單一，只要滿足防洪任務(wù)即可。適合于洪水在汛期隨時(shí)都可能發(fā)生，必須在整個(gè)汛期都留出防洪庫容的水庫，遇到設(shè)計(jì)枯水年時(shí)，汛后不能保證水庫的充蓄。

（圖a）

(1)防洪與興利完全不結(jié)合。防洪限制水位與正常蓄水位相同，13(2)防洪與興利完全結(jié)合。防洪限制水位低于正常蓄水位，正常蓄水位與防洪高水位相同，防洪庫容全部置于正常蓄水位以下。適合于洪水在汛期發(fā)生很有規(guī)律的水庫，即使遇到設(shè)計(jì)枯水年，也有把握充滿水庫。（圖b）(2)防洪與興利完全結(jié)合。防洪限制水位低于正常蓄水位，正常蓄14(3)防洪與興利部分結(jié)合。這種情況，防洪限制水位低于正常蓄水位，防洪高水位高于正常蓄水位，防洪庫容部分置于正常蓄水位以下。相結(jié)合的那部分重疊庫容，汛期用于防洪，汛后用于興利。這種方式適合于在設(shè)計(jì)枯水年能部分充蓄防洪庫容的情況。

（圖c）(3)防洪與興利部分結(jié)合。這種情況，防洪限制水位低于正常蓄水15常見的防洪調(diào)度方式有：1、固定泄洪調(diào)度；2、防洪補(bǔ)償調(diào)度；3、防洪預(yù)報(bào)調(diào)度。四、水庫防洪調(diào)度常見的防洪調(diào)度方式有：四、水庫防洪調(diào)度161、固定泄洪調(diào)度固定泄洪調(diào)度的方式有固定泄量方式和固定泄流設(shè)備方式兩種情況。固定泄量調(diào)度方式的調(diào)度原則是：當(dāng)來水不超過下游防洪標(biāo)準(zhǔn)洪水時(shí)，根據(jù)上游來流量的大小，水庫按不超過下游河道安全泄量控制分級固定泄流，大水多泄、小水少泄。當(dāng)來水超過下游防洪標(biāo)準(zhǔn)后，按下游安全泄量固定泄水。超過安全泄量的部分水量蓄在庫內(nèi)，直到入庫流量退至安全泄量，庫水位達(dá)到防洪高水位。此后水庫水位自然消落，直至防洪限制水位，泄洪停止。這種調(diào)度方式適用于水庫距下游防洪控制點(diǎn)較近，區(qū)間洪水較小的情況。1、固定泄洪調(diào)度固定泄洪調(diào)度的方式有固定泄量方式和固171、固定泄洪調(diào)度在水庫實(shí)際運(yùn)行中，為了減少泄洪閘門的頻繁啟閉，往往采用固定孔數(shù)的調(diào)度方式，即開啟閘門的孔數(shù)，隨著上游洪水來量的多少而增減。這樣，下泄流量會隨著庫水位的漲落有一些變化，但仍小于或等于q安為控制條件。1、固定泄洪調(diào)度182、防洪補(bǔ)償調(diào)度

當(dāng)水庫距防洪控制點(diǎn)較遠(yuǎn)、區(qū)間洪水較大時(shí)，采用補(bǔ)償調(diào)度的方式，能比較有效地利用防洪庫容和滿足下游防洪要求。這種調(diào)度方式的基本原則是：當(dāng)區(qū)間洪水大時(shí)水庫少放水，區(qū)間洪水小時(shí)水庫多放水，使水庫泄流量與區(qū)間洪水流量之和不超過防洪控制點(diǎn)河道的安全泄量。實(shí)施補(bǔ)償調(diào)節(jié)后，下游防洪控制點(diǎn)的安全性提高了，而水庫本身的防洪任務(wù)卻暫時(shí)加重了。2、防洪補(bǔ)償調(diào)度當(dāng)水庫距防洪控制點(diǎn)較遠(yuǎn)、區(qū)間洪水較大時(shí)，采192、防洪補(bǔ)償調(diào)度

防洪補(bǔ)償調(diào)節(jié)是一種理想化的調(diào)洪方式。但受各種條件限制，常常只能近似地應(yīng)用防洪補(bǔ)償調(diào)節(jié)方式，所謂錯峰調(diào)度便是其中的一種。錯峰調(diào)度方式的做法是，在區(qū)間洪峰流量可能出現(xiàn)的時(shí)段內(nèi)，水庫按最小的流量下泄(甚至關(guān)閘停泄)，以避免水庫泄流與區(qū)間洪水組合超過防洪控制點(diǎn)的安全泄量。采用錯峰調(diào)度方式必須合理確定錯峰期的限泄流量。2、防洪補(bǔ)償調(diào)度防洪補(bǔ)償調(diào)節(jié)是一種理想化的調(diào)洪方式。但受各203、防洪預(yù)報(bào)調(diào)度

根據(jù)預(yù)報(bào)進(jìn)行防洪調(diào)度，能充分發(fā)揮水庫的防洪效益，協(xié)調(diào)水庫防洪與興利的矛盾。這種調(diào)度方式是根據(jù)水文氣象預(yù)報(bào)成果，趕在洪水來臨之前預(yù)泄部分防洪限制水位以下的庫容，以迎接即將發(fā)生的洪水。對于有興利任務(wù)的水庫，其預(yù)泄水量的確定，一般以該次洪水過后水庫能回蓄到防洪限制水位不致影響興利效益為原則。現(xiàn)階段多依據(jù)短期水文氣象預(yù)報(bào)進(jìn)行預(yù)泄。短期預(yù)報(bào)的預(yù)見期一般在1-3d內(nèi)，其精度可達(dá)80％以上。因此考慮短期水文氣象預(yù)報(bào)進(jìn)行水庫防洪調(diào)度具有較高的可靠性。3、防洪預(yù)報(bào)調(diào)度根據(jù)預(yù)報(bào)進(jìn)行防洪調(diào)度，能充分發(fā)揮水庫的防洪214、防洪與興利聯(lián)合調(diào)度

對于綜合利用水庫，防洪則要求整個(gè)汛期留出防洪庫容以滯蓄洪水，而興利則希望汛期多蓄水以確保和提高興利效益。為了妥善解決防洪與蓄水的矛盾，既確保水庫安全并在一定程度上滿足下游的防洪要求，又盡量多蓄水興利，是水庫汛期控制運(yùn)用的一項(xiàng)重要任務(wù)。

4、防洪與興利聯(lián)合調(diào)度對于綜合利用水庫，防洪則要求整個(gè)汛期224、防洪與興利聯(lián)合調(diào)度

1）分期設(shè)置防洪限制對于洪水在汛期各個(gè)時(shí)段具有不同規(guī)律的河流，可以分時(shí)段預(yù)設(shè)不同的防洪庫容，即設(shè)置不同的防洪限制水位。這樣，既可以滿足不同時(shí)期所需防洪庫容的要求，又可以確保汛末興利庫容能蓄滿。汛期各時(shí)期的劃分，主要根據(jù)水文氣象規(guī)律，從暴雨、洪峰、洪量、洪水出現(xiàn)日期等方面分析研究。分期不宜太多，常以2或3期為宜。對于分期設(shè)置防洪限制水位的水庫，一般要求具有較大的泄洪能力，還須考慮到下游河道的承泄能力。

4、防洪與興利聯(lián)合調(diào)度1）分期設(shè)置防洪限制234、防洪與興利聯(lián)合調(diào)度

2）根據(jù)短期預(yù)報(bào)預(yù)泄或超蓄如果水庫具有一定的泄洪能力，還可以根據(jù)短期洪水預(yù)報(bào)有意使水庫在汛期超蓄些水，即使庫水位高于防洪限制水位，以增加興利效益。趕在洪水來臨之前，迅速泄掉超蓄水量，將庫水位降至規(guī)定的防洪限制水位，泄洪量應(yīng)以保證下游安全為前提。待該次洪水過后，還可以再次超蓄，等下次洪水到來之前，再次將庫水位降至防洪限制水位。4、防洪與興利聯(lián)合調(diào)度244、防洪與興利聯(lián)合調(diào)度

3）適時(shí)掌握汛末蓄水時(shí)間汛末何時(shí)或從什么水位開始蓄水，在水庫運(yùn)行調(diào)度中十分重要。如果蓄水過早，后期來洪可能造成上淹下沖的洪水災(zāi)害，大壩也不安全；如果蓄水過遲，洪水尾巴未攔住，水庫可能蓄不到設(shè)計(jì)興利水位，從而影響供水期的興利效益。4、防洪與興利聯(lián)合調(diào)度255、確保水庫工程安全的防洪調(diào)度

水庫規(guī)劃設(shè)計(jì)為確保樞紐工程安全，要求水庫在正常運(yùn)用即遭遇設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)洪水時(shí)，庫水位不超過設(shè)計(jì)洪水位；在非常運(yùn)用即遭遇校核標(biāo)準(zhǔn)洪水時(shí)，庫水位不超過校核洪水位。正常運(yùn)用是利用正常泄洪設(shè)施如溢洪道、泄洪洞等宣泄洪水。通常是按照預(yù)先擬定的運(yùn)用方式蓄泄洪水，控制庫水位不高于設(shè)計(jì)洪水位。5、確保水庫工程安全的防洪調(diào)度水庫規(guī)劃設(shè)計(jì)為確保樞紐265、確保水庫工程安全的防洪調(diào)度

非常運(yùn)用是利用非常泄洪設(shè)施如非常溢洪道或可破副壩等，在遇非常洪水時(shí)啟用以臨時(shí)增大泄洪能力。對于校核洪水比設(shè)計(jì)洪水大很多，尤其是當(dāng)采用可能最大洪水為校核洪水的水庫，設(shè)計(jì)時(shí)除需布置正常泄洪建筑物外，通常需在庫區(qū)適當(dāng)位置安排工程比較簡易的非常泄洪設(shè)施。需要注意的是，非常泄洪設(shè)施一旦啟用，其造成的后果往往十分嚴(yán)重，或造成下游嚴(yán)重的淹沒損失，或沖毀部分水工建筑物，嚴(yán)重影響水庫效益的發(fā)揮，因此應(yīng)慎重?cái)M定其合理的啟用條件。通常以庫水位略高于設(shè)計(jì)洪水位，或以入庫流量略超過設(shè)計(jì)洪峰流量且有上漲趨勢時(shí)作為啟用非常泄洪設(shè)施的判別指標(biāo)。調(diào)洪能力較大的水庫，以庫水位為啟用指標(biāo)比較可靠，且易于掌握；庫容較小，或設(shè)計(jì)洪水位與校核洪水位相差不大的水庫，以入庫流量作為啟用指標(biāo)比較安全。5、確保水庫工程安全的防洪調(diào)度非常運(yùn)用是利用非常泄洪設(shè)施如27六、水沙聯(lián)合調(diào)度

我國江河泥沙問題突出，特別是在多沙河流上修建水庫，更應(yīng)充分重視因泥沙淤積引起水庫庫容損失及其帶來的負(fù)面影響。在水庫規(guī)劃設(shè)計(jì)及運(yùn)行管理期間，充分重視泥沙的出路，考慮水沙聯(lián)合調(diào)度是十分重要的。即根據(jù)水庫的具體情況，擬定水沙聯(lián)合調(diào)度運(yùn)用方式，安排低水位、大流量的泄洪能力，適時(shí)利用泄流將大部分泥沙排出庫外，從而確保水庫能長期保留一定有效庫容。六、水沙聯(lián)合調(diào)度我國江河泥沙問題突出，特別是在多沙河流上修28六、水沙聯(lián)合調(diào)度

1．蓄清排渾方式的特點(diǎn)是，在洪水沙多季節(jié)，降低庫水位甚至空庫迎洪排沙，使庫區(qū)河道盡量接近天然情況，除部分較粗顆粒泥沙淤積外，大部分細(xì)顆粒泥沙可以被水流帶出庫外。待主汛過后再開始蓄水，蓄水時(shí)期的淤積量，待次年汛前通過降低庫水位沖出庫外。通過大量計(jì)算與模型試驗(yàn)證明，汛期滯洪和汛后蓄水時(shí)所淤積的泥沙，大部分可以在當(dāng)年或次年汛前低水位運(yùn)行時(shí)排往下游。2．蓄水運(yùn)用排沙方式特點(diǎn)是，蓄水運(yùn)行一年或幾年后，選擇時(shí)機(jī)放空水庫，采用人造洪峰和溯源沖刷方式，清除庫內(nèi)多年的淤積物。六、水沙聯(lián)合調(diào)度1．蓄清排渾方式的特點(diǎn)是，在洪水沙多季節(jié)，29五、我國防洪調(diào)度管理模式1.組織機(jī)構(gòu)我國國