廖小龍，鐘逸軒，侯貴兵，靳高陽(yáng)

(中水珠江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司，廣東 廣州 510610)

長(zhǎng)期以來(lái)，受水資源時(shí)空分布不均、人均水資源量低等因素的影響，中國(guó)供水安全面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)[1]。實(shí)踐中常采用水利工程蓄豐補(bǔ)枯，對(duì)水資源開(kāi)展調(diào)配，以滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)水資源需要。然而，隨著流域梯級(jí)水庫(kù)群的建成運(yùn)行，各水庫(kù)汛末蓄水之間存在著明顯競(jìng)爭(zhēng)，采取提前蓄水策略可有效提高水庫(kù)蓄滿率，充分發(fā)揮水庫(kù)的興利效益[2-5]。郭生練等[6]研究指出，水庫(kù)開(kāi)展提前蓄水雖可提高水庫(kù)蓄滿率、增加發(fā)電量和汛后水資源供給量，但將提前占用一部分防洪庫(kù)容，一定程度上增加了防洪風(fēng)險(xiǎn)，因此開(kāi)展蓄水調(diào)度時(shí)需要充分考慮短中長(zhǎng)期的氣象水文預(yù)報(bào)結(jié)果，保障水庫(kù)及上下游區(qū)域的防洪安全。同時(shí)，水庫(kù)調(diào)度運(yùn)行策略對(duì)下游河段的防洪、供水與河道穩(wěn)定具有強(qiáng)烈影響，不合理的調(diào)度運(yùn)行方式可能對(duì)下游造成供水困難[7]、防洪風(fēng)險(xiǎn)提升[8-9]、河槽沖刷加劇[10-11]等不良影響，必須給予充分重視。

關(guān)于水庫(kù)汛末提前蓄水技術(shù)的研究，相關(guān)學(xué)者和技術(shù)人員開(kāi)展了大量探討與實(shí)踐。何紹坤等[12]對(duì)金沙江梯級(jí)與三峽水庫(kù)群聯(lián)合蓄水優(yōu)化調(diào)度進(jìn)行研究，在保障防洪安全的前提下，有效提高了發(fā)電量和蓄滿率，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。王麗萍等[2]研究考慮專(zhuān)家群體決策意見(jiàn)對(duì)三峽水庫(kù)蓄水時(shí)機(jī)選取的影響，最終得出9月11日開(kāi)始蓄水的優(yōu)化方案。歸力佳等[13]采用基于組合賦權(quán)-理想點(diǎn)法對(duì)2個(gè)串聯(lián)梯級(jí)水庫(kù)進(jìn)行蓄水研究，顯著增加了梯級(jí)發(fā)電量和蓄滿率。霍軍軍等[4]分析研究了丹江口汛期最后一場(chǎng)洪水出現(xiàn)時(shí)間的分布規(guī)律，提出將丹江口起蓄時(shí)間提前至9月下旬。郭家力等[14]建立了防洪風(fēng)險(xiǎn)分析模型，計(jì)算不同提前蓄水方案下三峽水庫(kù)風(fēng)險(xiǎn)率，發(fā)現(xiàn)提前蓄水未增加荊江河段防洪風(fēng)險(xiǎn)。易靈等[15]針對(duì)紅水河龍灘、巖灘梯級(jí)水庫(kù)提出了“庫(kù)容高低配”調(diào)度模式，在確保防洪安全的前提下，顯著增加發(fā)電并減少了棄水。戴凌全等[16]、王炎等[17]開(kāi)展了三峽汛末蓄水期多目標(biāo)生態(tài)調(diào)度研究，為充分發(fā)揮水庫(kù)綜合效益提供了方法途徑。丁勝祥等[18]考慮三峽上游大型水庫(kù)群規(guī)模不斷加大，分析了不同水平年三峽水庫(kù)汛末蓄水受上游梯級(jí)的影響。總的來(lái)說(shuō)，現(xiàn)有研究多集中在提前蓄水方案優(yōu)化和防洪風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題上，從蓄水時(shí)間、蓄水進(jìn)度、調(diào)度目標(biāo)優(yōu)化、梯級(jí)水庫(kù)群聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度等角度開(kāi)展研究，對(duì)于水庫(kù)蓄水過(guò)程應(yīng)對(duì)洪水事件的預(yù)泄時(shí)機(jī)和預(yù)泄時(shí)間研究不夠深入，特別是河道型水庫(kù)壩前和庫(kù)區(qū)水位消落差異及其對(duì)水庫(kù)預(yù)泄調(diào)度的影響目前還缺乏定量研究。

對(duì)于狹長(zhǎng)的河道型水庫(kù)，庫(kù)區(qū)水位預(yù)泄要比壩前水位下降滯后很多，且壩前水位加快預(yù)泄而對(duì)縮短庫(kù)位水位預(yù)泄所需時(shí)間的影響常不明顯。周建軍等[19-20]研究表明，三峽水庫(kù)壩前水位變化十分靈敏，但作為河道型水庫(kù)的顯著動(dòng)庫(kù)容效應(yīng)使得水庫(kù)水位變化對(duì)壩前水位變化的響應(yīng)存在明顯滯后。張俊等[21]分析發(fā)現(xiàn)，三峽水庫(kù)動(dòng)庫(kù)容大小和庫(kù)區(qū)水位同時(shí)受到壩前水位、出入庫(kù)流量的影響。蘆云峰[22]、劉志武等[23]的研究指出，考慮到洪水波傳播特性，河道型水庫(kù)必須采取水文水動(dòng)力模型耦合的方法進(jìn)行調(diào)洪計(jì)算，才能更加科學(xué)地指導(dǎo)水庫(kù)蓄水調(diào)度。顯然，若不能準(zhǔn)確選定恰當(dāng)?shù)乃畮?kù)預(yù)泄時(shí)間與判斷預(yù)泄時(shí)機(jī)，將會(huì)導(dǎo)致水庫(kù)在遭遇大洪水時(shí)庫(kù)區(qū)面臨安全威脅，同時(shí)過(guò)大的下泄流量會(huì)對(duì)下游河道防洪產(chǎn)生不利影響，甚至破壞河道穩(wěn)定性[24]。

綜上所述，以珠江流域西江干流的長(zhǎng)洲水利樞紐為例，針對(duì)提前優(yōu)化蓄水過(guò)程中的預(yù)泄時(shí)機(jī)和預(yù)泄時(shí)間選取兩大關(guān)鍵問(wèn)題，采用一維水動(dòng)力模型開(kāi)展研究，為提前蓄水調(diào)度過(guò)程中開(kāi)展預(yù)泄提供關(guān)鍵技術(shù)支持。

1 研究區(qū)域

長(zhǎng)洲水利樞紐[25]位于珠江流域西江水系的潯江河段下游，是西江下游河段的最后一個(gè)梯級(jí)，是一座以發(fā)電為主，兼顧航運(yùn)、灌溉等綜合利用的大型水利樞紐工程，壩址控制集水面積308 600 km2，占西江流域面積87.4%(圖1)。長(zhǎng)洲水庫(kù)正常蓄水位20.6 m，為了減少水庫(kù)淹沒(méi)損失，汛期運(yùn)行水位18.6 m，水庫(kù)運(yùn)行的基本原則如下。

a)非汛期1—4、11—12月水庫(kù)水位控制在20.6 m。以長(zhǎng)洲庫(kù)區(qū)的潯江大湟江口站、蒙江太平站與北流河金雞站的三站合成流量表征長(zhǎng)洲入庫(kù)流量，當(dāng)入庫(kù)流量大于11 800 m3/s時(shí)，應(yīng)通過(guò)機(jī)組和泄水閘提前將水庫(kù)水位預(yù)泄至18.6 m；當(dāng)入庫(kù)流量大于16 300 m3/s時(shí)，水庫(kù)水位不超18.6 m，機(jī)組停止發(fā)電，入庫(kù)流量通過(guò)閘門(mén)下泄，直至全部閘門(mén)敞泄，此后壩址河道恢復(fù)天然狀態(tài)。

b)汛期5—10月水庫(kù)水位控制在18.6 m。當(dāng)入庫(kù)流量大于16 300 m3/s且小于21 000 m3/s時(shí)，電站停止發(fā)電，在不影響下游航運(yùn)及防洪安全前提下，入庫(kù)流量全部通過(guò)泄洪閘控制漸進(jìn)下泄，直至水庫(kù)水位基本恢復(fù)到天然狀態(tài)。當(dāng)入庫(kù)流量大于21 000 m3/s時(shí)，43孔泄洪閘全部敞開(kāi)泄洪，水庫(kù)水位基本恢復(fù)到天然狀態(tài)。

長(zhǎng)洲水利樞紐上游不僅有西江暴雨中心遷入柳江區(qū)域，入庫(kù)洪水組成也十分復(fù)雜，而且?guī)靺^(qū)淹沒(méi)影響搬遷及異地移民動(dòng)遷房屋涉及梧州市郊、藤縣、平南3個(gè)縣(區(qū))。由于庫(kù)區(qū)兩岸人口密集、耕地少，庫(kù)區(qū)淹沒(méi)問(wèn)題十分敏感，故從防洪安全角度考慮，長(zhǎng)洲水利樞紐不宜過(guò)早蓄水。同時(shí)，受枯期徑流減小、河床不均勻大幅度下切和強(qiáng)咸潮影響，長(zhǎng)洲水利樞紐下游的珠江三角洲地區(qū)枯期壓咸任務(wù)繁重。如果遭遇枯水年時(shí)，長(zhǎng)洲進(jìn)入11月份枯水期才蓄水，受上游已建的南盤(pán)江天生橋一級(jí)、北盤(pán)江的光照、紅水河的龍灘、郁江的百色等大型水庫(kù)蓄水影響，長(zhǎng)洲有可能難以正?；匦钪琳Ｐ钏?。若強(qiáng)制回蓄，有可能對(duì)下游珠江三角洲壓咸供水造成不利影響，也不利于下游通航[26]。為協(xié)調(diào)防洪與興利之間的矛盾，充分發(fā)揮工程的綜合利用效益，亟需科學(xué)開(kāi)展長(zhǎng)洲水利樞紐汛末提前優(yōu)化蓄水關(guān)鍵技術(shù)研究。

圖1 河流水系與水庫(kù)位置示意

2 長(zhǎng)洲庫(kù)區(qū)一維水動(dòng)力模型構(gòu)建

2.1 一維水動(dòng)力模型基本控制方程與解法

一維水動(dòng)力模型采用的基本控制方程為一維非恒定流的圣維南方程組[27]：

(1)

(2)

為了減少灘槽較寬河段對(duì)計(jì)算成果帶來(lái)的影響，對(duì)于主槽邊灘明顯的復(fù)式斷面，分別計(jì)算主槽和邊灘流量模數(shù)K，再計(jì)算全斷面的水力半徑R，假定主槽和邊灘的糙率相同，用下式折算水力半徑：

(3)

式中Kz——主槽的流量模數(shù)，m3/(s·km2)；Fz——主槽斷面面積，m2；Rz——主槽水力半徑，m；Kb——邊灘的流量模數(shù)，m3/(s·km2)；Fb——邊灘斷面面積，m2；Rb——邊灘水力半徑，m。

式(1)、(2)描述直河段內(nèi)水流運(yùn)動(dòng)方式，對(duì)由直河段組成的河網(wǎng)，需對(duì)河段交匯之處即汊口進(jìn)行處理。汊口假定該處滿足質(zhì)量守恒和位能守恒，條件如下：

Z1=Z2=…=Zk

(4)

(5)

式(1)—(5)組成河網(wǎng)一維非恒定流基本方程，對(duì)上述方程組采用有限差分法數(shù)值求解，研究采用四點(diǎn)加權(quán)平均隱式差分格式。由內(nèi)斷面方程及連接方程可組成與未知數(shù)相等的擬線性方程組[28]。

對(duì)上述方程組采用高斯消元法，把位于系數(shù)矩陣主對(duì)角線以下的元素變?yōu)榱?，并使主?duì)角線元素變?yōu)?，然后進(jìn)行回代，即可求解方程組[29]。

2.2 模型范圍、地形資料與計(jì)算斷面布置

根據(jù)長(zhǎng)洲水利樞紐可能的回水范圍，確定一維水動(dòng)力模型上下邊界如下：①上邊界(流量)為黔江下游大藤峽壩址，郁江下游桂平水利樞紐，蒙江、北流江各自匯入干流處上游1 km；②下邊界(水位)為潯江長(zhǎng)洲水利樞紐壩址。

計(jì)算河段范圍內(nèi)，除了蒙江、北流江采用2016年實(shí)測(cè)大斷面外，其他河段采用2018年8月實(shí)測(cè)大斷面資料。計(jì)算河網(wǎng)劃分為k=17個(gè)直河段，采用8個(gè)汊口(分別為郁江、南木江、濛江與北流河4個(gè)匯合口，以及2個(gè)江心洲分流口，2個(gè)交匯口)連接，計(jì)算斷面總數(shù)為220個(gè)，斷面平均間距為1 230 m。研究建立的模型范圍與斷面布置情況見(jiàn)圖2。

圖2 模型范圍與斷面布置示意

2.3 模型率定與驗(yàn)證

從庫(kù)區(qū)安全角度考慮，水庫(kù)汛末蓄水過(guò)程庫(kù)區(qū)(郁江口至長(zhǎng)洲壩址)各處水位不能超過(guò)庫(kù)區(qū)設(shè)計(jì)征地回水線，因此應(yīng)選取與土地淹沒(méi)線計(jì)算流量相當(dāng)?shù)暮樗^(guò)程進(jìn)行模型率定與驗(yàn)證，經(jīng)分析后選擇“2017.6”洪水進(jìn)行模型率定，選擇“2017.8”洪水對(duì)率定后的模型進(jìn)行驗(yàn)證。最高水位計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)值對(duì)比見(jiàn)表1、2，模型率定和驗(yàn)證結(jié)果見(jiàn)圖3、4。

表1 2017年6月洪水模型率定成果 單位：m

表2 2017年8月洪水模型驗(yàn)證成果 單位：m

a)桂平

a)桂平

分析模型率定和驗(yàn)證結(jié)果可知，各站點(diǎn)水位誤差絕對(duì)值均小于0.1 m，滿足SL 104—2015《水利工程水利計(jì)算規(guī)范》[30]的相關(guān)要求，因此，建立的長(zhǎng)洲庫(kù)區(qū)一維水動(dòng)力模型滿足研究需求。

經(jīng)過(guò)率定與驗(yàn)證，潯江長(zhǎng)洲—大藤峽壩址河段糙率0.030～0.045，該河段糙率與方神光等[31]研究得出的潯江河段綜合糙率為0.036基本一致。

3 水庫(kù)蓄水期預(yù)泄時(shí)間和時(shí)機(jī)選定

3.1 預(yù)泄時(shí)間選定

在不形成人造洪峰、預(yù)泄流量必須小于下游安全泄量的前提下，為了確保庫(kù)區(qū)防洪安全，在較大洪水來(lái)臨之前，壩前水位需預(yù)泄至設(shè)計(jì)汛限水位，庫(kù)水位也需消落至設(shè)計(jì)汛限水位相應(yīng)的水位。根據(jù)對(duì)長(zhǎng)洲壩址2008—2020年壩前水位日變幅統(tǒng)計(jì)分析，長(zhǎng)洲壩址汛期最大日降幅達(dá)2.31 m/d(2017年7月6—7日)，當(dāng)入庫(kù)流量大于16 300 m3/s時(shí)機(jī)組停止發(fā)電，入庫(kù)流量通過(guò)閘門(mén)下泄，直至全部閘門(mén)敞泄，壩前水位18.6 m時(shí)泄洪閘的泄流能力為21 000 m3/s(圖5)。因此，在入庫(kù)流量不大于16 300 m3/s時(shí)，長(zhǎng)洲泄洪閘泄流能力足夠預(yù)泄至18.6 m，但由于長(zhǎng)洲水庫(kù)為典型的河道型水庫(kù)，庫(kù)區(qū)水位消落相比壩前水位存在不同滯時(shí)，在洪水期間科學(xué)選定預(yù)泄時(shí)間對(duì)于保障庫(kù)區(qū)防洪安全至關(guān)重要。根據(jù)研究建立的長(zhǎng)洲水庫(kù)一維水動(dòng)力模型計(jì)算結(jié)果，統(tǒng)計(jì)了不同工況條件下，長(zhǎng)洲庫(kù)區(qū)各計(jì)算斷面水位消落至設(shè)計(jì)汛限水位相應(yīng)水位所需時(shí)間與壩前水位消落時(shí)間的差值，結(jié)果見(jiàn)圖6—8，其中庫(kù)區(qū)水位消落至設(shè)計(jì)汛限水位相應(yīng)的水位的所需預(yù)泄時(shí)間見(jiàn)圖6，庫(kù)區(qū)水位比壩前水位消落滯后時(shí)間見(jiàn)圖7，預(yù)泄過(guò)程壩址最大加泄流量見(jiàn)圖8。

圖5 長(zhǎng)洲水庫(kù)泄流能力曲線

由長(zhǎng)洲水庫(kù)一維水動(dòng)力模型計(jì)算結(jié)果可知，隨著起調(diào)水位、入庫(kù)流量、壩前水位消落速率等計(jì)算條件的不同，庫(kù)區(qū)水位相較壩前水位消落至指定高程的滯時(shí)也存在明顯差異。以壩前水位消落速率為例(圖6)，當(dāng)長(zhǎng)洲入庫(kù)流量在11 000 m3/s、壩址水位從20.1 m預(yù)泄至18.6 m時(shí)，壩前水位預(yù)泄時(shí)間為0.5、1.0、1.5、2.0 d，庫(kù)區(qū)水位消落至相應(yīng)壩前18.6 m的設(shè)計(jì)水位所需的最長(zhǎng)時(shí)間分別為2.6、2.9、3.2、3.5 d，庫(kù)區(qū)水位消落所需時(shí)間相比壩前水位消落時(shí)間分別增加了2.1、1.9、1.7、1.5 d(圖7)，即壩前水位消落速率越快，庫(kù)區(qū)水位消落滯時(shí)越大。究其原因，在距離壩址一定距離的上游庫(kù)區(qū)，其河道洪水波的傳播速率主要取決于河床形態(tài)與洪水流量，其與壩址處水位的關(guān)系隨著距離而減弱，因此壩前水位變化時(shí)間越短，會(huì)導(dǎo)致與庫(kù)區(qū)水位消落的相差時(shí)間越長(zhǎng)。圖6中的計(jì)算結(jié)果還表明，起調(diào)水位越低，壩前水位和庫(kù)區(qū)水位消落所需時(shí)間越短。同時(shí)，從圖6可以看出，入庫(kù)流量與庫(kù)區(qū)水位消落時(shí)間存在“單駝峰”關(guān)系，在入庫(kù)流量小于4 000、6 000～11 000 m3/s或大于12 000 m3/s時(shí)，入庫(kù)流量對(duì)消落時(shí)間不敏感，而入庫(kù)流量在4 000～6 000、11 000～12 000 m3/s時(shí)，水位消落所需時(shí)間與入庫(kù)流量關(guān)系密切，究其原因是長(zhǎng)洲庫(kù)區(qū)河道存在一些江心洲與河灘地，洪水漫灘后河道洪水傳播特性發(fā)生改變，而隨著深度達(dá)到一定程度后，河道洪水傳播特性又逐步恢復(fù)穩(wěn)定。

a)壩址19.6 m預(yù)泄至18.6 m

a)壩址19.6 m預(yù)泄至18.6 m

b)壩址20.1 m預(yù)泄至18.6 m

圖8展示了不同起調(diào)水位和壩前水位消落歷時(shí)條件下，預(yù)泄流量過(guò)程線相比入庫(kù)流量的最大加泄流量。由結(jié)果可知，起調(diào)水位一定的情況下，入庫(kù)流量越大、壩前水位消落越快，則水庫(kù)加泄流量越大。以壩前水位19.6 m經(jīng)0.5～2.0 d消落至18.6 m為例，水庫(kù)加泄流量增大811～2 495 m3/s，而壩前水位20.6 m經(jīng)0.5～2.0 d消落至18.6 m時(shí)水庫(kù)加泄流量增大1 471～4 808 m3/s，相比前者加泄流量接近翻倍。由上述結(jié)果可知，若預(yù)泄啟動(dòng)過(guò)遲，則短時(shí)間內(nèi)將向下游下泄大量水量，假如長(zhǎng)洲在入庫(kù)流量16 000 m3/s且遭遇桂江6 000 m3/s時(shí)，壩址水位從20.6 m經(jīng)0.5 d預(yù)泄到18.6 m，則梧州站流量將會(huì)由天然狀態(tài)的2 200 m3/s增大到24 500 m3/s，比警戒流量大500 m3/s，將原本不會(huì)超警洪水增大為超警洪水，這將對(duì)水庫(kù)下游河段防洪安全帶來(lái)很大的不利影響。

a)壩址19.6 m預(yù)泄至18.6 m

基于上述分析結(jié)論，綜合長(zhǎng)洲水庫(kù)壩前水位消落時(shí)間-庫(kù)區(qū)水位消落時(shí)間-壩前最大出庫(kù)流量關(guān)系，如按通航要求的壩址水位最大日變幅不大于1 m/d考慮，則庫(kù)區(qū)水位消落時(shí)間比壩前水位消落滯后1.6 d左右，壩前水位分別從19.6、20.1、20.6 m消落至18.6 m相應(yīng)的庫(kù)區(qū)水位消落時(shí)間為2.6、3.2、3.7 d，壩址最大加泄流量為1 500 m3/s左右。據(jù)此，長(zhǎng)洲水庫(kù)在汛期提前蓄水期間可參考研究得到的庫(kù)區(qū)消落時(shí)間科學(xué)制定預(yù)泄方案，防止預(yù)留時(shí)間過(guò)短導(dǎo)致庫(kù)區(qū)水位消落不及時(shí)產(chǎn)生的庫(kù)區(qū)洪水淹沒(méi)損失，也可避免后期壩址加泄流量過(guò)大形成人造洪峰，引發(fā)下游河段的防洪風(fēng)險(xiǎn)[25]。

3.2 預(yù)泄時(shí)機(jī)選定

長(zhǎng)洲水利樞紐為徑流式電站，以發(fā)電為主要任務(wù)，兼顧灌溉與航運(yùn)等綜合利用。長(zhǎng)洲水利樞紐工程土地淹沒(méi)回水線根據(jù)以下方法確定：采用汛期運(yùn)行水位18.6 m、敞泄流量21 000 m3/s及以下各級(jí)流量推算的沿程回水尖滅點(diǎn)連線，和正常蓄水位20.6 m為起始水位、按非汛期(11月至次年4月)5年一遇洪峰流量為11 800 m3/s推算回水線組合的外包線。因此，對(duì)長(zhǎng)洲水利樞紐預(yù)泄時(shí)機(jī)選取起決定性的因素是庫(kù)區(qū)防洪安全。

經(jīng)過(guò)對(duì)長(zhǎng)洲水庫(kù)預(yù)泄時(shí)間計(jì)算分析，在控制水位日變幅不大于1 m/d時(shí)，壩前水位從19.6、20.1、20.6 m消落至18.6 m相應(yīng)的庫(kù)區(qū)水位消落時(shí)間為2.6、3.2、3.7 d。根據(jù)提前蓄水期9、10月份入庫(kù)洪水漲率分析結(jié)果，長(zhǎng)洲入庫(kù)洪水漲率最大的是1988年洪水，該場(chǎng)洪水在流量小于21 000 m3/s之前，洪水漲率情況為：最大1 d洪水漲率為5 680 m3/s，最大2 d洪水漲率為7 970 m3/s，最大3 d漲率為9 400 m3/s。綜合考慮上游洪水漲率與水庫(kù)騰空時(shí)間，長(zhǎng)洲壩前水位應(yīng)該在3 d預(yù)報(bào)入庫(kù)流量達(dá)到11 600 m3/s(按21 000 m3/s減3 d最大入庫(kù)流量漲率9 400 m3/s考慮)時(shí)立刻開(kāi)啟預(yù)泄，將壩前水位消落至18.6 m。

同時(shí)，根據(jù)長(zhǎng)洲庫(kù)區(qū)騰空時(shí)間、洪水漲率、壩前最高可蓄水位與入庫(kù)流量關(guān)系，并考慮長(zhǎng)洲水庫(kù)現(xiàn)行非汛期調(diào)度原則(當(dāng)入庫(kù)流量大于11 800 m3/s時(shí)，應(yīng)通過(guò)機(jī)組和泄水閘提前將水庫(kù)壩前水位預(yù)泄至18.6 m)，最終選定長(zhǎng)洲水庫(kù)預(yù)泄時(shí)機(jī)為：預(yù)報(bào)長(zhǎng)洲3 d內(nèi)出現(xiàn)大于11 800 m3/s的入庫(kù)流量，且水情繼續(xù)上漲時(shí)，啟動(dòng)預(yù)泄使水庫(kù)壩前水位降至18.6 m運(yùn)行。考慮到長(zhǎng)洲水利樞紐已具備良好的洪水預(yù)報(bào)精度[32]，研究提出的預(yù)泄時(shí)機(jī)判定具有較強(qiáng)的可操作性。下階段研究中，將根據(jù)長(zhǎng)洲水庫(kù)作業(yè)預(yù)報(bào)結(jié)果，耦合建立的一維水動(dòng)力模型，進(jìn)一步檢驗(yàn)提出的長(zhǎng)洲水庫(kù)提前蓄水期間的預(yù)泄時(shí)機(jī)，此外還將探索入庫(kù)流量不確定性預(yù)報(bào)與長(zhǎng)洲預(yù)泄時(shí)機(jī)選取的結(jié)合方法。

4 結(jié)語(yǔ)

科學(xué)準(zhǔn)確分析水庫(kù)預(yù)泄時(shí)間與預(yù)泄時(shí)機(jī)是成功開(kāi)展水庫(kù)汛末提前蓄水調(diào)度實(shí)踐所必須的關(guān)鍵技術(shù)和決策基礎(chǔ)。采用一維水動(dòng)力模型開(kāi)展研究，分析選定了長(zhǎng)洲水庫(kù)提前蓄水期間的預(yù)泄時(shí)間和預(yù)泄時(shí)機(jī)，主要得到以下研究結(jié)論：①當(dāng)長(zhǎng)洲3 d入庫(kù)流量預(yù)報(bào)值大于11 800 m3/s，且預(yù)測(cè)水情繼續(xù)上漲時(shí)，水庫(kù)須預(yù)泄至18.6 m；②由于徑流式電站庫(kù)區(qū)斜長(zhǎng)的河道特性，庫(kù)區(qū)水位消落所需時(shí)間要明顯滯后于壩址水位，壩前水位從19.6、20.1、20.6 m預(yù)泄至18.6 m需要的預(yù)泄時(shí)間分別為2.6、3.2、3.7 d，庫(kù)區(qū)水位相比壩前水位降落時(shí)間滯后1.3～2.3 d；③水庫(kù)起調(diào)水位越高、預(yù)泄預(yù)留時(shí)間越短，則預(yù)泄過(guò)程需要加泄的流量也越大，將對(duì)長(zhǎng)洲水庫(kù)下游防洪安全產(chǎn)生不利影響。

研究成果可為長(zhǎng)洲樞紐管理部門(mén)和決策者制定水庫(kù)預(yù)泄方案提供科學(xué)依據(jù)，避免水庫(kù)預(yù)泄不及時(shí)或預(yù)留時(shí)間不夠造成的庫(kù)區(qū)淹沒(méi)損失和水庫(kù)下游防洪風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)于其他河道型水庫(kù)汛末蓄水期科學(xué)制定預(yù)泄計(jì)劃也有較強(qiáng)的參考借鑒意義。