汛期不确定分析及在水库防洪调度中的运用探讨向洪波

汛期不确定分析及在水库防洪调度中的运用探讨向洪波

向洪波

湖南省保靖县水库灌区管理所416500

摘要：由于我国地大物博，各个地区在地理环境、气候条件等方面都具有自身的特征，因此水旱灾害并存也属于基本水情。自从新中国成立以来，我党对水利建设给予了高度的重视，并且加大对江河治理程度，兴修水利设施，并取得了较大的成就。本文将利用模糊集分析的形式对确定防洪限制水位中的应用进行分析。

关键词：汛期；水库防洪调度；防洪限制水位

引言：

长期以来，人们通过具体的实践发现不但要兴修水利工程，保障水库以及下游的防洪安全，同时还应抓住时机实施蓄水工作，这将使得对汛期变化规律的研究显得十分重要。尤其是在我国具有较强暴雨特征以及水库防洪与兴利之间存在矛盾的地区，更要加强汛期的分析和研究工作。

1.水库状况以及问题的提出

1.1工程概况

保靖县位于湖南省西北部武陵山脉中段，湘西自治州中部。酉水河中游，东西相距62.7km，南北相距57.4km，全县国土面积1753.51km2。卡棚水库位于保靖县毛沟镇毛烟村，是一座以灌溉为主，兼有防洪、发电、养鱼等综合效益的重点中型水利工程，水库容水库区控制集雨面积80.7km2，正常蓄水位416m，相应正常库容2200万m3，总库容为2700万m3，是一座以灌溉为主，兼顾防洪、发电养殖等综合效益的中型水库。水库多年平均降雨量为1407mm，控制集雨面积80.7km2，多年平均径流量6600万m3。库区侵蚀性低山地形，深切“V”字形沟谷，山坡陡峻，周围山峰海拔高在650—100m，沟谷标高360—390m，相对高差在480—610m，库区值被覆盖情况较好。

1.2水文特征

洪水来源于地表集雨面积和两处大溶洞，产水过程短，形成径流的时间快。多为流域内普降暴雨，各干、支流洪水相遇产生，4—9月为汛期，坝址年最大洪峰流量多出现在5-9月份，其中6-7月份最集中，占全年60%左右，但10-11月份也有出现，根据坝址实测年最大洪水过程统计，洪水历时一般在3-5天，最长7天，流域最大洪水以高峰居多，峰量都较大。本水库多年平均降雨量为1407mm，控制集雨面积80.7km2，多年平均径流量6600万m3。

1.3问题的提出

由于工程建设受当时历史条件限制，该工程存在较多问题，并且坝基、两岸坝肩和重力墩未按原设计要求进行帷幕灌浆等必要的处理，影响了坝肩稳定，使左岸肩、左岸重力墩抗滑稳定安全系数低于规范规定值。根据水利部颁《水利水电工程等级洪水标准》中有关规定，枢纽工程为Ⅲ等，主要建筑物为三级。当入库洪峰流量达到692m3/s时候，大坝有洪水漫坝，垮坝的危险。由此可见，卡蓬水库受诸多因素影响，兴利矛盾突出，难以实现良好的兴利效益，因此应按洪水复核计算结果，在2017年水库汛期限制水位为416.00m，以满足下游防洪要求[1]。

2.汛期模糊集分期在确定防洪限制水位中的应用

在模糊集分析法的应用中，首先应对汛期分期的可行性与必要性进行分析，主要包括天气系统、降雨总量以及入库洪峰流量等方面。然后，对其中各项指数的变化规律、集中程度以及各个阶段的出现频率等指标进行分析，并且将指标发生显著变化的点作为划分点进行仔细的研究。

2.1卡棚水库工程概况

卡棚水库是一座以灌溉为主，兼有防洪、发电、养鱼等综合效益的重点中型水利工程。水库自从建成以后，多年来抵御了多次洪水，获得了极大的防洪效益。但是，从多年应用的资料来看，其在兴利效益方面不突出，难以符合当今时代的兴利要求。在地区经济迅猛发展，水资源用量紧张的背景下，兴利与防洪之间的矛盾问题也逐渐突出。

2.2必要性与可行性分析

在必要性方面来看，卡棚水库控制集雨面积80.7km2（其中地表集雨面积24.2km2，地下阴河集雨面积56.5km2），正常蓄水位416m，相应正常库容2200万m3，总库容为2700万m3。根据资料统计能够得出，目前死水位为368.0m。由此可见，在卡棚水库的兴利问题中具有较大的问题，讯后通常蓄不满水，因此应利用汛期模糊集对防洪限制水位进行确定，以此来减少防洪与兴利之间存在的矛盾和冲突问题。

在可行性方面来看，通过对卡棚水库近年来平均降雨量进行的统计分析能够得出，水库多年平均降雨量为1407mm，控制集雨面积80.7km2，多年平均径流量6600万m3。

2.3模糊集分析法

洪水多为流域内普降暴雨，各干、支流洪水相遇产生，4—9月为汛期，坝址年最大洪峰流量多出现在5-9月份，其中6-7月份最集中，占全年60%左右，但10-11月份也有出现，根据坝址实测年最大洪水过程统计，洪水历时一般在3-5天，最长7天，流域最大洪水以高峰居多，峰量都较大。水库中多年平均降雨量为1407mm，控制集雨面积80.7km2，多年平均径流量6600万m3。

设计洪峰流量(P=2%)50年一遇标准为495m3/s。

校核洪峰流量(p=0.2%)500年一遇标准为692m3/s。

2.4成果分析

汛期前比较：通过模糊集分析获得的计算结果与实际情况相对比能够看出，在截止日期上大致相同。对汛限水位的计算只是属于一个渐变的水位，但是事实上水位为有固定的数值。当与主汛期十分接近时，汛限水位与实际相比较低，这将对防洪工作的开展更加有利[2]。

结束语：综上所述，通过模糊集分析的形式对卡棚水库中防洪限制水位进行准确的定位，能够充分的显示出对汛期不确定性进行分析的必要性。由于防洪限制水位的确定与下游防洪、大坝自身的安全等多个方面具有较大的联系，因此应在日后的工作中加强对此方面的重视，以此来促进我国水利建设的又好又快发展。

参考文献：

[1]吴成国.水库洪水资源化调度方案优选智能方法与应用[D].合肥工业大学,2013.

[2]宋绪美.考虑人类活动影响及河道过流能力不确定性的洪水预报及调度研究[D].大连理工大学,2015.