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中圖分類號: TV62文獻標識碼: A
水庫調度的目的是滿足防洪和興利綜合利用,實施科學安排水庫運行,實現(xiàn)最佳效益,
主要任務是確定水庫安全標準和下游保護對象的防洪標準;確定水庫防洪調度方式及
水庫最佳興利調節(jié)的各項特征水位以及下泄流量的調度方式,編制最優(yōu)方案的調洪調
度方案。
一、水庫防洪調度的概念
所謂水庫調度是指水庫為滿足防洪和興利的要求,實現(xiàn)水庫控制運用的目的,是實施合理安排水庫運行過程的總稱。不難看出,水庫調度的中心問題就是擬定合理的水庫泄用水規(guī)則,來滿足相應設計標準情況下各級各類用水部門的用水要求。而水庫防洪調度是運用水庫的調蓄能力及水庫防洪系統(tǒng)中的泄洪設施,在保證工程安全的前提下,根據(jù)水庫承擔的防洪任務,有計劃地對入庫徑流進行蓄泄,以達到防洪的最優(yōu)效果。
水庫防洪調度的主要任務是:確定水庫安全標準和下游防護對象的防洪標準,確定防洪調度方式及各防洪特征水位對水庫洪水進行調蓄,保障大壩和下游的防洪安全。如遇超標準洪水,應力求保大壩安全并盡量減輕對下游的洪水災害。
水庫防洪調度原則可以從以下幾個方面進行理解:
將確保工程安全置于首位。
防護區(qū)的洪災總損失最小。
妥善處理防洪與興利的矛盾,在汛期興利服從防洪,防洪兼顧興利。
編制防洪調度方案,嚴格按調度方案進行運用。
5、由于基本資料、水情預報、調度決策等環(huán)節(jié)可能會存在誤差或失誤,因此水庫防洪調度還應考慮到這些因素,做好預警保證安全運行。
二、水庫調度的理論與指標
1、水庫調度
水庫調度是根據(jù)各用水部門的合理需要,參照水庫每年蓄水情況與預計的可能天然來水及含沙情況,有計劃地合理控制水庫在各個時期的蓄水和放水過程(即控制其水位升、降過程)。一般在設計水庫時,要提出預計的水庫調度方案,而在以后實際運行中不斷修訂校正,以求符合客觀實際。在制定水庫調度方案時,要考慮與其它水庫聯(lián)合工作互相配合的可能性與必要性。
2、運用指標
即在水庫調度中用作控制條件的一系列特征水位與數(shù)據(jù)。它們應當根據(jù)水庫設計中規(guī)定的相應特征水位,考慮工程安全情況、國民經濟各部門的現(xiàn)實要求,以及水文數(shù)據(jù)的變化等具體情況研究確定,并應獲主管部門審查批準。水庫控制運用指標主要有:
(1)允許最高水位,即水庫遇校核洪水允許充蓄到的最高水位,是判斷水庫防洪安全的重要指標。
(2)防洪限制水位,是水庫在汛期為預留防洪庫容而限制蓄水的上限水位。
(3)汛末蓄水位,即水庫在汛末計劃充蓄到的正常高水位,它在很大程度上決定了水庫在下一個汛期到來之前可能發(fā)揮的興利效益。
(4)興利下限水位,即水庫在正常興利運用情況下允許消落到的最低水位,它反映興利需要及各方面的控制條件。
(5)防洪運用標準,即為水庫本身及為下游防洪安全制定的防洪標準,一般采用一定重現(xiàn)期的設計洪水或以可能最大洪水為標準。
3、水庫防洪調度方式
可分為水庫對下游無防洪任務和有防洪任務兩類。前者只需解決大壩安全渡汛問題,一般采取庫水位達到一定高程后即敞泄的調度方式;后者應統(tǒng)一考慮大壩安全渡汛及下游防洪安全,在調度中嚴格按照所用的判別條件(如防洪特征庫水位、入庫洪峰流量等)決定水庫的蓄泄量,在水庫防洪標準以內按下游防洪要求調度,來水超過水庫防洪標準,則以保大壩安全為主進行調度。下游防洪調度方式一般有固定下泄量方式及補償調節(jié)方式。
4、水庫防洪調度圖的應用
水庫防洪調度圖編制完成后,為水庫汛期的控制運用提供了一個準繩或主要依據(jù)。一般情況下,有 3 個方面:
(1)當庫水位低于防洪限制水位時,水庫按興利要求供水而不泄洪。
(2)當庫水位處在防洪限制水位與防洪高水位之間時,說明有入庫洪水發(fā)生,應按下游防洪要求的允許安全泄量進行泄洪。
(3)當庫水位高于防洪高水位時,說明入庫洪水已超過了下游防洪標準,則應按第二級防洪要求按自由泄洪操作。必須指出,防洪調度圖是按某種特定條件下繪制的,在實際的水庫控制運用時,情況可能比較復雜,很多情況又難以預見。
因此,在初汛的控制運用時,必須根據(jù)當時的雨情、水情和天氣預報等具體情況,靈活運用防洪調度圖。做到在保證防洪安全的前提下,妥善解決防洪與興利蓄水的矛盾。
三、水庫防洪調度中短期水文預報的作用
1、短期水文預報的作用
所謂短期水文預報是指降雨徑流預報,即根據(jù)一場暴雨報出所形成的洪峰、洪量和洪水過程線。其預見期較短,但精度較高,故在防洪調度中常被采用。水庫在設計階段,為了工程安全,其設計成果中一般不考慮水文預報。已建成的水庫,在管理運用階段積累了大量觀測資料與調度經驗,因此有條件應用短期水文預報進行水庫防洪調度。
2、應用短期水文預報進行防洪調度
在防汛調度中應用短期水文預報,就是根據(jù)預報,在洪水即將來臨之前進行預泄,騰出一部分庫容用于防洪。因此,減少了預留的防洪庫容,增加了興利蓄水量,也就是當接到洪水預報后,趕在洪水來臨之前迅速泄放,將庫水位降至規(guī)定的汛限水位。這樣,便可在不影響防洪安全的前提下,提高了興利效益。
3、水庫防洪調度的作用
(1)水、雨情監(jiān)測點的布設通常情況下有按行政區(qū)域布置和按流域分布情況布置兩種方案。按照站網(wǎng)布設需管理維護方便、代表性強、數(shù)據(jù)采集準確、信息傳遞、可靠性強等要求。
(2)加強對水雨情、洪峰模數(shù)的積累。根據(jù)該水流域境內降雨資料及洪峰資料的積累,對水庫降雨徑流關系進行了進一步梳理,確立基本的降雨及水位、流量關系,通常情況下我們可以根據(jù)經驗判斷洪水過程并對水庫進行經驗調度。
(3)進一步對水庫下游行洪能力及下泄流量的分析。根據(jù)水庫調度的原則,在確保大壩安全的前提下,要統(tǒng)籌兼顧水庫上下游地區(qū)的防洪要求及利益。
(4)精確分析水庫閘門開啟度與下泄流量的關系。為方便對泄洪水庫進行科學調度,通常情況下,汛期我們要求水庫水位控制在汛限水位以下,遇暴雨情況,在水庫水位上漲到接近汛限水位時,要求開閘泄洪。
(5)提高調度機構水平。如何提高調度人員素質和調度機構水平,對水庫調度起到關鍵性作用,鑒于此情況進一步充實防汛調度力量,配備水文、水工專業(yè)技術人員,并對各梯級水庫管理人員進行統(tǒng)一的業(yè)務培訓,提高水庫調度機構人員的業(yè)務水平,促進水庫群調度工作和諧迅速地運作。
(6)嚴肅調度制度。在水庫調度操作上:①要加強值班,及時掌握雨情、水情并做好事先通報工作;②要有調度時間余地,既要充分考慮調度令下達的時間和執(zhí)行時間的時差,中間要有上傳下達的時間;③調度泄量要嚴格控制,合理安排,既要考慮安全,同時也要考慮電站利益;④汛期各水庫庫容的最高限設定要留有余地,以防出現(xiàn)特殊情況時,能采取科學的應對措施,確保水庫安全。
結語:
應用短期水文預報,力求更有效地發(fā)揮水庫的綜合效益。因此,水庫管理單位應盡可能地創(chuàng)造條件,開展水文預報工作。需要說明的是,對于水庫安全來講,如果預報洪峰流量偏小,其后果將是嚴重的,因此,在應用洪水預報方案時,要注意留有余地,慎重行事。
參考文獻:
[1].蘇文杰,張秀春,郝成東.水庫防洪調度中注意解決的問題[J].水利天地,1997(03)
【關鍵詞】水庫;防洪;管理
Study on Reservoir Flood Control Management
Yan Teng
(Zaozhuang City, Shandong Province rock and horse reservoir management officeZaozhuangShandong277000)
【Abstract】Reservoir flood control management is the key to the safety and flood control of flood control and prosperity. In order to strengthen the flood control management of reservoirs, it is necessary to strengthen the flood control of reservoirs and make the management work more scientific and standardized. This paper is based on its own work experience to describe the reservoir flood control management.
【Key words】Reservoir;Flood control;Management
1. 管理w制
(1)水庫管理,以行業(yè)劃分主要有水利、電力兩個部門,分別管理所轄水庫。以發(fā)電為主要任務的水庫,由水庫(電站)所在電網(wǎng)的電業(yè)管理單位實施管理;以防洪為主要任務或具綜合利用效益的水庫,按行政區(qū)劃,由各級水利部門管理。一般而言,中小型水庫由縣及縣以下水利行政部門管理,大型水庫由省級水利行政部門管理,多以專設的水庫管理局具體實施管理。
(2)為協(xié)調水利、電力部門的管理關系,原水利電力部下達了防洪調度職責分工的通知,規(guī)定:“兼有防洪任務的水庫,汛期水庫水位在汛限水位以上的防洪庫容由流域或省防汛指揮部負責調度,電力部門配合協(xié)作。在汛限水位以下部分的興利庫容,由有關電管局、省電力局調度,”即任何水庫汛期服從防汛調度。
2. 管理內容
水庫防洪管理包括基礎工作、經常性工作、洪水預報及洪水調度幾方面。主要是水庫防洪工程設施管理和防洪調度管理兩個方面,分述如下:
2.1防洪工程設施管理。
水庫各部分建筑物在長期運行過程中,受外部荷載和各種因素作用,工況處于變化狀態(tài),嚴重時將影響安全運行和設計效益的發(fā)揮。因此,要做好常規(guī)的觀測、保養(yǎng)、維護,發(fā)現(xiàn)重大險情,必須及時處理。
水庫建筑物的工況變化是緩慢的,且不易直覺發(fā)現(xiàn),需借助一定的觀測設備和手段,進行全面系統(tǒng)地觀測。觀測的項目,因水庫規(guī)模和特性不同而有所側重,一般包括有:變形觀測、位移觀測、固結觀測、裂縫觀測、結構縫觀測、滲流觀測、荷載及應力觀測、水流觀測等。通過對觀測資料的整理分析,據(jù)以指導水庫控制運用、維修以及必要時采取除險加固措施。
水庫工程設施維修是一項經常性的管理工作。按建筑物功能分述如下:
2.1.1擋水建筑物維修。
常見的擋水建筑物有土工建筑物、混凝土建筑物、漿砌石建筑物三類。土工建筑物的維修主要包括土體裂縫處理、土堤與基礎防滲處理及土體滑坡防治;混凝土建筑物的維修主要包括表層處理、裂縫處理及防滲處理;漿砌石建筑物的維修主要包括裂縫處理、滲漏處理和滑塌處理。
2.1.2泄洪建筑物維修。
水庫泄洪建筑物本身有溢流壩段、專設的溢洪道以及泄洪洞等,其維修管理范圍還延伸到下游部分行洪河道。這些建筑物關系到能否安全泄洪,其管理至關重要。因此,要特別重視維修、保養(yǎng)管理。長江流域有些水庫在其泄洪設施運用中,已出現(xiàn)了一些問題,并實施和探討了解決辦法。
(1)溢洪道過水能力不足:這主要是由于設計時所依據(jù)的洪水資料系列不足,設計洪水偏小所致,需通過修訂設計洪水、加大溢洪能力或增辟溢洪道解決。
(2)消能設施及下游泄洪道破壞:出現(xiàn)這種情況,要修復并加固消能設施和溢洪道。溢洪道水流受阻紊流的,要調整洪道走向,使泄水通暢。
(3)溢洪道阻水:由于管理不善及自然破壞,在溢洪道進口設置攔魚設備及溢洪道邊墻附近山體滑塌導致阻水,須及時清除。
(4)陡坡底板損壞:陡坡過陡或底板設施排水不暢,易造成陡坡底板損壞,須及時研究方案并進行處理。
2.1.3引水建筑物維修。
常見的引水建筑物有壩內或岸邊涵管及隧洞,裂縫漏水是其主要險情。造成的原因除有設計、施工方面的因素外,也存在管理方面的因素,在工程上往往視具體情況分別采用地基加固、回填堵塞、襯砌補強、噴錨支護、灌漿等措施進行處理:
2.2防洪調度管理水庫防洪調度管理。
按其實施階段劃分,包括有編制洪水調度規(guī)程、編報年度度汛計劃、實時洪水調度及汛后調度總結幾個方面。
2.2.1編制水庫防洪調度規(guī)程。
(1)防洪調度規(guī)程是水庫管理單位依據(jù)設計文件按現(xiàn)狀工情、水情編制的水庫現(xiàn)狀防洪標準、運用方式、操作程序、調度權限的基本調度文件。規(guī)程經防汛主管部門批準后,成為指導水庫防洪調度的法規(guī)性文件。編制水庫防洪調度規(guī)程,須明確水庫的水利任務,尤其要明確其防洪任務,如對下游不承擔防洪任務的則以保證水庫安全為前提編制。
(2)水庫防洪調度是水庫調度的最重要部分,但水庫調度是一個完整的過程,其規(guī)程也是統(tǒng)籌制定的。因此,常常是統(tǒng)一編制水庫調度規(guī)程,包含除害興利各方面,而把防洪調度作為重點的部分編制。
2.2.2編報年度度汛計劃。
水庫防洪調度規(guī)程是指導水庫較長時間的防洪調度文件,但還不是當年年度的運行計劃。年度度汛計劃則是指導當年水庫度汛的預案,更具現(xiàn)實性。水庫年度度汛方案是以水庫防洪調度規(guī)程為依據(jù)(如無調度規(guī)程,當以規(guī)劃設計文件為依據(jù)),確定或確認當年水庫的防洪標準,當年水庫所必須控制的汛限水位、防洪高水位及收水時機,并對不同量級的洪水制訂相應的蓄泄方式。年度計劃中應十分明確各級洪水調度的權限,強化責任制對可能發(fā)生的特大洪水要有應急措施方案,包括臨時加大泄洪量的爆破措施,全面做好防大汛的盡想、組織、物資準備。水庫年度度汛方案,每年都需修訂、完善并上報主管防汛部門,經批準后于當年實施。
2.2.3水庫實時洪水調度。
(1)實時調度是調度規(guī)程及年度計劃的實施過程。由于實際出現(xiàn)的洪水過程不可能與歷史上已發(fā)生的完全相同,故在水庫防洪調度管理中,應針對一次面臨(或預報)的洪水,參考當時的天氣發(fā)展趨勢,依據(jù)水庫工程狀況和蓄水情況及下游水情和河道承泄能力等,做好實時洪水調度。這是對一場洪水調度成敗的關鍵所在。
(2)進行洪水實時調度必須符合水庫既定的防洪調度原則,正確處理防洪、興利關系,兼顧上下游關系,防止不顧防洪安全盲目蓄水和片面強調水庫安全有損興利蓄水的傾向。
3. 結語
關鍵詞:崗南水庫 防洪調度 過程 體會
中圖分類號:P343 文獻標識碼: A
1996年8月份,崗南水庫控制流域普降大到暴雨,崗南站最大24小時降雨420.3 mm(4日0時―5日0時),最大入庫洪峰7010m3/s(8月4日21時),最高洪水位203.13米(5日20時)為歷史最高洪水位。最大泄量2265 m3/s,持續(xù)14小時。在抗御這次特大洪水過程中,崗南水庫充分發(fā)揮了其防洪效益,與黃壁莊水庫錯峰21小時,削減洪峰67.7%,保障了黃壁莊水庫運行安全,為減輕了滹沱河下游洪災損失起到了重要的作用。
1 雨情及水情
1996年7月崗南站總降雨270mm,多于常年92%。在前期降雨量大,土壤含水量達到飽和的情況下,從8月3日午夜至5日凌晨流域內普降大到暴雨,崗南水庫控制流域內暴雨中心在崗南壩上,降雨量達481.2mm,本次降雨遍布水庫全部控制流域內。由于暴雨發(fā)生在西部太行山的迎風坡庫區(qū)附近,匯流快, 傳播時間短,故而形成尖瘦形洪峰高、洪量小、歷時較短的洪水過程。崗南水庫最大入庫洪峰7010 m3/s,接近50年一遇(7940 m3/s),從三日洪量看,崗南三日洪量為6.63億m3,接近20年一遇。[1]
2 水庫防洪調度
2.1 1996年7月下旬,由于流域持續(xù)陰雨天氣,流域土壤含水量逐漸飽和,水庫入庫流量開始較明顯增長。8月4日凌晨,庫水位195.03米,超過水庫后汛期汛限水位。此時,受8號臺風影響,流域內普降大到暴雨,致使水庫水位暴漲, 18時庫水位達到198.73米,入庫流量5500立方米/秒,為減緩庫水位上升速度,并考慮與冶河來水錯峰,以盡量降低黃壁莊水庫入庫流量,按照河北省防汛指揮辦公室的指令,18時正常溢洪道局部開啟,限泄500立方米/秒。21時水位199.90米,入庫流量達7016立方米/秒,為建庫以來最大洪峰流量。5日12時水庫水位升至202.70米,入庫流量1890立方米/秒。13時30分,按照省防辦的調度指令,水庫加大泄量至1200立方米/秒,此時庫水位為202.70米,入庫仍保持2000立方米/秒以上,庫水位呈上升趨勢。至5日20時庫水位達203.13米,為歷史最高洪水位,這時水庫溢洪道流量加大至2200立方米/秒,加上電洞流量65立方米/秒(19時34分開機),泄流流量達2265立方米/秒。至此,庫水位不再繼續(xù)上漲而緩慢回落。6日13時,水庫泄量減至1500立方米/秒,7日10時,庫水位202.30米,泄量減至565立方米/秒。9日,根據(jù)天氣及降雨情況及入庫增大的趨勢,水庫下泄流量再次加大至1080立方米/秒。至12日12時泄量控制在1500―1000立方米/秒之間。12日12時泄量減至600立方米/秒,14日11時據(jù)上游來水遞減情況將泄量減至200立方米/秒,此時入庫流量252立方米/秒,庫水位降至200.42米。[2]
在洪水調度過程中,崗南水庫在原有的調度運用計劃基礎上,又根據(jù)實際情況,結合雨情、水情、氣象預報及下游黃壁莊水庫實際情況,科學合理的進行調度。根據(jù)省防辦指令,九次調整下泄流量,實現(xiàn)了保京津、保油田、保交通干線,保黃壁莊水庫的“四?!狈结?,為下游承擔了巨大的風險,大大減輕了下游的災情。
2.2實際調度過程與汛期調度運用計劃對比
崗南水庫“96.8”洪水實際調度與汛期調度運用計劃相比,有三點不同。
(1)起調水位不同:按運用計劃規(guī)定,崗南起調水位192米,而實際調度8月3日8時崗南起調水位194.71米,高出2.71米,相應擠占防洪庫容1.14億立方米。
(2)限泄流量的時段控制不同:崗南水庫在203米水位以下時,與黃庫湊泄400立方米/秒或3300立方米/秒,而實際調度是依據(jù)水庫上游雨情、水情、氣象云圖變化發(fā)展趨勢和氣象部門的天氣預報并結合崗黃兩庫和下游的實際工情,本著盡量減輕下游災害的原則,經綜合分析反復權衡后,按照庫水位上升或回落的不同階段采取不同的限泄流量方式進行的。
(3)洪水退水期庫水位的控制不同:按照《汛期調度運用計劃》及國家防總辦的要求,洪水過后必須迅速將庫水位降回到汛限水位,而實際調度是從實際雨情水情出發(fā),在保證水庫高水位安全運行的前提下,盡量減小下泄流量,減小下游的受災程度,作到上下游兼顧,保安全,多蓄水。
實際調度與計劃調度兩種方案對比見下表[3]
實際調度與計劃調度對比表
由上表可見:
(1)若按水庫運用計劃執(zhí)行,崗南水庫在水位達到203米時,崗南敞泄。而在實際調度中,崗南水位達203.13米時,最大泄量為2265立方米/秒,比按運用計劃調度高3.64米,多攔蓄洪水1.98億立方米。水庫最大下泄流量為2265 m3/s,始于8月5時20時,持續(xù)16小時至8月6日12時止,削減洪峰67.7%,充分發(fā)揮了攔蓄洪水、削減洪峰的作用,為下游黃壁莊水庫及下游交通和人民生命安全承擔了巨大的風險。
(2)若按調度運用計劃,洪水過后,水庫水位將迅速回落到汛限水位192米,8月16日―9月15日再提高到后汛限水位195米。若汛后遇枯水年攔蓄量要比實際調度后到達的汛后最高蓄水位199.5米少的多。其結果既不能保證下游的安全,又可能給汛后工農業(yè)用水造成困難。
3 存在問題及建議
3.1洪水預報難度較大,洪水預報是水庫防汛調度的重要依據(jù),近年來隨著社會的發(fā)展,上游修建了大量的水利工程,流域內自然條件發(fā)生了變化,影響了洪水的產匯流機制,現(xiàn)在采用的預報方案同流域的現(xiàn)狀不相適應,影響了預報的精度,急待修訂。
目前崗南水庫以上流域自測雨量站和衛(wèi)星測站19個,大部分建在河北省境內,山西省境內站點較少,使雨水情測報的代表性較差,不能完全滿足洪水預報要求。而準確的水文信息是決策的依據(jù),尤其是上、下游水庫的洪水信息、區(qū)間的洪水信息及下游河道的洪水信息,都要及時掌握,才能權衡利弊,科學決策。因此在山西境內合理布設水情站點,才能提高雨水情信息的代表性,增強洪水預報的準確度,為水庫防洪調度提供依據(jù)。[4]
3.2加強調度的靈活性,水庫的調度運用方案是水庫調度的依據(jù),具有法律效力,正常情況下應嚴格按上級批復的調度運用方式進行調度,但按現(xiàn)有的調度方式運用,可能造成汛前大量棄水,汛后蓄不上充足水量,影響水庫興利作用的發(fā)揮。因此在嚴格執(zhí)行調度運用方案的前提下靈活地進行防洪調度可以發(fā)揮較大的防洪效益,降低防洪風險,減小防洪與興利的矛盾。設計給定的運用方案是根據(jù)不同頻率設計洪水計算出來的,而實際來水情況千變萬化,洪水過程也各不相同,即使是再完善的運用計劃,也不可能包羅一切。因此在實際調度中應該根據(jù)批準的調度計劃和運用原則,綜合考慮水庫的防洪標準、工程質量、泄洪能力、氣象、雨水情預報等因素,靈活調度、科學決策。而事實上,靈活調度的關鍵在于對起決定作用的決策時間的準確把握和泄量的控制,既適時又適量。既不違反調度原則又能最大限度的發(fā)揮興利效益。
3.3 開展水庫汛限水位動態(tài)控制研究,實現(xiàn)對雨洪資源的現(xiàn)代化管理。汛限水位動態(tài)控制是水庫實現(xiàn)洪水資源化的重要途徑,由于水庫進行除險加固后,運行方式發(fā)生變化,需要對汛限水位進行重新研究和論證,制定適合水庫的汛限水位控制方法。堅持防洪與興利結合,科學調度,保安全,多蓄水,最大限度地利用有限的水資源。
3.4進行崗南、黃壁莊梯級水庫聯(lián)合防洪調度研究,制定適應現(xiàn)代化要求的優(yōu)化調度運用方案,充分發(fā)揮攔洪蓄水、削減洪峰的作用?,F(xiàn)行的水庫調度運用方式使大部分庫容長年閑置,不能充分發(fā)揮作用。崗南水庫除險加固工程竣工后,防洪標準達萬年一遇,防洪調度有了更大的潛力。我們應結合水庫洪水調度系統(tǒng)的建設,建立科學的洪水實時調度模式,最大程度的減輕下游洪災損失。
參考文獻:
[1]崗南水庫“96.8”抗洪紀實 內部資料
關鍵詞: 水庫防洪;預報調度方式;風險分析
中圖分類號:TV122;X820.4 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2014)05-0082-02
1 水庫防洪分類預報調度設計方法
1.1 水庫防洪分類預報調度方式基本理念和假定 基本理念是利用有限歷史樣本資料中的氣象監(jiān)測、降雨、暴雨洪水預報信息等所有可以利用的信息,并且將歷史洪水過程進行分類,然后根據(jù)不同的類型的具體情況制定相關的調度規(guī)則。
基本假定是:一類暴雨天氣系統(tǒng)對應一類的洪水過程。如果某一類的暴雨天氣系統(tǒng)再次出現(xiàn),則可以依據(jù)其對應的洪水過程的調度規(guī)則進行洪水的調節(jié)。
1.2 水庫防洪分類預報調度規(guī)則優(yōu)化設計 第一,針對已經建造并且運行多年的水庫。在此種情況之下,可以根據(jù)不同類型的天氣系統(tǒng)的暴雨洪水典型,并且保證在達到安全要求的原則之下,推求相應的類型的防洪預報調度規(guī)則。第二,對于剛剛建立不久的水庫,除了必須根據(jù)不同的類型且滿足安全原則之外,每一類的規(guī)則可以用實際的進入水庫的水的流量或者水庫水位作指標,在設計的過程當中還必須依據(jù)現(xiàn)有的規(guī)范和要求進行。流程設計優(yōu)化圖如圖1所示。
1.2.1 分類典型過程的選取 確定分類典型過程需要將歷史上的洪水過程的成因分析和聚類分析相結合,并在此基礎之上確定分類。當洪水聚類時,所選取的指標既要充分體現(xiàn)降雨洪水過程的特征,又要對洪水分類預測起到一定作用。
1.2.2 防洪分類預報調度規(guī)則的選定原則
①總量的控制原則??偭康目刂圃瓌t具體是指在選擇累積凈雨的判斷指標值的時候,需要大于等于同一個頻率所設計的洪水的總徑流量的深。
②分類代表性原則。因為分類典型過程存在著差異,介于這個因素的考慮,對于同一量級的洪水的泄流判斷指標,應該要依據(jù)具體的洪水類型再進行相應值的選擇。
1.3 實例分析——昭平臺水庫防洪預報調度規(guī)則設計
1.3.1 防洪標準及主要技術參數(shù) 昭平臺水庫將汛期劃分為主汛期、過渡期、后汛期三個階段。經過各種方案比較,分別確定汛限水位為:6月21日~8月15日為主汛期,汛限水位167.0m;8月16日~8月25日為過渡期,汛限水位170.0m;8月26日~9月15日為后汛期,汛限水位172.0m。
主要技術參數(shù)為:100年一遇設計:設計洪水位177.89m,相應庫容5.48億m3;最大泄量4100m3/s。5000年一遇校核:校核水位180.98m,相應庫容6.8718億m3;泄量13551m3/s,其中楊家?guī)X溢洪道9152m3/s。
1.3.2 典型洪水過程的選擇 暴雨洪水根據(jù)天氣情況可以分為不同的類型。在對昭平臺水庫進行典型選擇的時候,可以分別選擇在1975年8月4日的洪水、1992年5月4日和2000年7月21日這三次洪水作為不利典型。
1.3.3 調度規(guī)則指標的選擇和推求 第一,推求各典型設計的洪水降雨過程。首先是要將不同頻率的五日設計洪水的徑流深減掉基流所折合出的徑流深。然后將所求出的值加上典型洪水的扣損值就會求出不同頻率設計洪水次降雨的總量。最后再利用同倍比將系數(shù)和典型洪水的降雨過程放大,就能推求出不同頻率設計洪水降雨的過程。第二,利用“降雨扣損法”來對不同設計頻率洪水凈雨的時程分配進行推求。
1.3.4 規(guī)則的合理性檢驗 對昭平臺水庫防洪預報調度規(guī)則進行合理性的檢驗,在這里選擇2010年發(fā)生的大洪水作為例子,進行相關分析。
2010年7月18日晚23時,水庫上游中湯以上開始降暴雨,隨后暴雨逐漸向中湯以下推進,到19日1時左右水庫上游普降大暴雨。7月19日1時,水庫入庫流量由205立方米/秒逐步加大,到4時僅3個小時的時間,入庫流量增大到最大9252立方米/秒。7月18日的流域日平均降雨量為141毫米,庫水位由18日8時的164.75米上升到19日8時的169.62米,一日庫水位上漲4.87米。
2 風險分析——模糊綜合風險分析
洪水預報方案的風險是指:在假定的凈雨、峰現(xiàn)時間、洪峰流量的預報誤差,以及保證這三者之間是獨立無關的情況之下。在進行降雨徑流的預報過程當中,凈雨的預報誤差R比規(guī)范所允許的誤差δR更大,峰現(xiàn)時間的預報誤差T 比之規(guī)范的δT 更大,洪峰流量的預報誤差Qm比之規(guī)范的δQm 更大。那么三者當中至少會有一種發(fā)生的概率,可以用以下的概率進行描述:
因為洪水的預報方案的預報風險臨界準則具有一個特性,那就是模糊性,所以可以引入模糊數(shù)∈來表示漸變的過程。從而得出洪水預報方案各預報變量和預報系統(tǒng)的模糊綜合風險率分別是:
3 結語
以上通過對水庫防洪分類預報調度方式的設計研究,并且在對水庫防洪分類預報調度方式進行設計的時候,因為所依據(jù)的設計洪水、典型洪水等眾多的因素存在不確定性,所以在制定相應的調度規(guī)則或者實際指導的時候常常會存在一定的風險。為了調度方式的可行性和安全考慮,也進行了風險分析方式的探究。
參考文獻:
[1]張靜.水庫防洪分類預報調度方式研究及風險分析[D].大連理工大學,2007.
興建白石水庫是遼寧省為了治理大凌河水患,開發(fā)利用大凌河水資源而采取的一項戰(zhàn)略決策。水庫建成后,下游防洪標準可由20年一遇提高至50年一遇。水庫每年向阜新、錦州等城市提供工業(yè)用水2.02億m3,向遼河三角洲地區(qū)提供農業(yè)用水2.67億m3,增加水田1.33萬hm2,并可提高濱海地區(qū)1.53萬hm2葦田供水保證率52%,年發(fā)電2 213萬kW?h,年產魚340 t。它的建成將緩解遼西地區(qū)嚴重缺水局面,對遼西地區(qū)乃至全省國民經濟發(fā)展都將起到重要作用。白石水庫是一座以防洪、灌溉、供水為主兼顧發(fā)電、養(yǎng)魚等綜合利用的大I型水利樞紐工程,是大凌河流域第一期開發(fā)的控制性骨干工程。2000年主體工程基本完工后,白石水庫度汛方案的實施對治理大凌河水患,開發(fā)利用大凌河水資源起到了決定性的作用。
1白石水庫初期度汛調度方案
白石水庫2000年年底主體工程基本完工后,大壩及樞紐建筑物具備投入正常運行條件。2001年年底庫區(qū)127.5 m高程以下移民全部動遷完畢,但由于庫區(qū)淹沒遷建的鐵路和北大公路2個專項不能及時進行,且下游工農業(yè)用水配套工程建設推遲,根據(jù)水利廳意見,省政府在1997年9月17日139次省長辦公會上已經決定“白石水庫建成初期采用低水位運行方案”。白石水庫建設管理局委托遼寧省水利水電勘測設計研究院,制定了白石水庫初期運行方案,并經水利廳組織專家審查通過,根據(jù)“初期方案”的運行原則,2001―2011年先后執(zhí)行了如下度汛方案[1-4]。
1.12001―2002年
1.1.1汛期水庫主要防洪任務。承擔建庫后下游50年一遇洪水,義縣站不超過11 900 m3/s,庫區(qū)20年一遇洪水回水不影響北大公路,50年一遇洪水回水不影響金嶺寺鐵路橋。確定水庫死水位為108.0 m,防洪限制水位為113.0 m,正常蓄水位為115.0 m。對于超標準洪水采取保壩措施,庫區(qū)組織逃險,盡量減少損失。
1.1.2汛期水庫調度方式。汛期開始時應保持防洪限制水位不超過113.0 m,當入庫流量等于或超出800 m3/s時,12個底孔控制泄洪,使壩前水位降至死水位108.0 m;水位在108.0~118.0 m時,全開12個底孔;118.0~121.5 m時,關6個底孔,和下游錯峰;水位高于121.5 m全開12個底孔;當大于50年一遇洪峰(特大洪水)入庫時,增加表孔泄流。
1.22003年
1.2.1汛期水庫主要防洪任務。建庫后下游防洪標準由20年一遇洪水提高至50年一遇洪水,義縣站不超過11 900 m3/s,庫區(qū)20年一遇洪水回水不影響北大公路,50年一遇洪水回水不影響金嶺寺鐵路橋。確定水庫死水位為108.0 m,防洪限制水位提高到115.0 m,正常蓄水位為118.0 m。對于超標準洪水采取保壩措施,庫區(qū)組織逃險,盡量減少損失。
1.2.2汛期水庫調度方式。汛期開始時保持防洪限制水位不超過115.0 m,當入庫流量等于或超出800 m3/s時,12個底孔控制泄洪,使壩前水位降至死水位108.0 m;水位在108.0~118.0 m時,全開12個底孔;118.0~121.5 m時,關6孔底孔,與下游錯峰;水位高于121.5 m時,全開12底孔;當大于50年一遇洪峰(特大洪水)入庫時,啟用表孔泄流,當水位達132.7 m時采取保壩措施。
1.32004年
1.3.1汛期水庫主要防洪任務。下游防洪標準由建庫前20年一遇提高至50年一遇,庫區(qū)50年一遇標準洪水回水不影響金嶺寺鐵路橋(因北大公路動遷專項已經完成)。水庫死水位為108.0 m,防洪限制水位為116.0 m,正常蓄水位為120.0 m。對于超標準洪水應采取保壩措施,庫區(qū)組織逃險,盡量減少損失。
1.3.2汛期水庫調度方式。汛期開始時保持防洪限制水位不超過116.0 m,當入庫流量等于或超出1 000 m3/s時,12個底孔逐漸開啟,使壩前水位降至113.0 m;水位在114.0~119.8 m時,全開12個底孔;水位在119.8~123.0 m時,關6孔底孔,與下游錯峰;水位在123.0~130.7 m時,全開12底孔;水位在130.7~132.7 m時,全開12底孔,并且開11孔表孔開度為5 m;當水位高于132.7 m時,12底孔、11孔表孔全開泄流,保護大壩安全。
1.42005―2011年
1.4.1汛期水庫主要防洪任務。下游防洪標準由建庫前20年一遇提高至50年一遇,水庫死水位為108.0 m,防洪限制水位為116.0~118.0 m動態(tài)控制,正常蓄水位為120.0 m。對于超標準洪水采取保壩措施,庫區(qū)組織逃險,盡量減少損失。
1.4.2汛期水庫調度方式。庫水位在116.0~118.0 m時,當入庫流量大于1 000 m3/s時,開6個底孔泄流;當入庫流量大于2 000 m3/s時,開7~12個底孔泄流。庫水位在118.0~119.0 m時,開12個底孔泄流。庫水位在119.0~123.5 m時,開6個底孔泄流,與下游洪水錯峰。庫水位在123.5~124.3 m時,全開12個底孔泄流。庫水位在124.3~130.7 m時,全開12個底孔泄流,1個表孔開5 m泄流。庫水位在130.7~132.7 m時,全開12個底孔泄流,11個表孔開5 m泄流。庫水位在132.7 m以上時,全開泄流設備泄洪,確保大壩及樞紐安全。
2白石水庫正常運用期度汛調度方案
2.1完全實現(xiàn)設計標準
錦承線鐵路正式動遷后,白石水庫將按照設計標準進入正常運用階段(預計從2015年開始)。下游防洪標準由建庫前20年一遇提高至50年一遇,水庫死水位為108.0 m,相應庫容為1.30億m3,防洪限制水位為125.6 m,相應庫容為8.9億m3,正常蓄水位為127.0 m,相應庫容為10億m3。對于超標準洪水應采取保壩措施,庫區(qū)組織逃險,盡量減少損失[5-6]。
2.2汛期水庫調度方式
庫水位在125.6 m、入庫流量洪峰大于1 000 m3/s時,開1~6個底孔泄流,保持庫水位不超過125.6 m。當入庫流量大于2 000 m3/s時,開7~12個底孔泄流。庫水位在126.0~127.0 m時,開12個底孔泄流。庫水位在127.0~128.0 m時,開6個底孔泄流,和下游洪水錯峰。庫水位在128.0~130.0 m時,全開12個底孔泄流。庫水位在130.0~130.7 m時,全開12個底孔泄流,1個表孔開5 m泄流。庫水位在130.7~132.7 m時,全開12個底孔泄流,11個表孔開5 m泄流。庫水位在132.7 m以上時,全開泄流設備泄洪,確保大壩及樞紐安全。
3上下游工農業(yè)供水調度方案
白石水庫為多年調解,自2001年正式實施低水位運行以來,至2011年逐漸承擔了以下8項供水任務。在滿足水庫度汛要求的同時,盡量滿足下游工農業(yè)用水的要求,水庫年平均調度水量3.0億m3左右。
3.1引白入園供水工程
北票市“引白入園”供水工程2010年8月10日建成投入使用,是在下府鄉(xiāng)白石水庫岸邊打2眼大口集水井,通過伸向庫中的2條800 m長集水明渠集水,由水泵加壓通過DN 700 mm管道向北票市工業(yè)園區(qū)供水,設計日取水能力為4萬m3,工程由北票市政府承建。白石水庫在供水管線途中修建閥室一處,并安裝控制閥門和水量計量設備進行供水計量,一般情況下保證供水率為100%。
3.2引白入北供水工程
引白入北供水(一期)工程2010年10月建成運行,從白石水庫采用河床滲濾取水進入集水深井,由水泵抽水通過DN800球磨鑄鐵管路給北票市城市用水,設計日取水量5萬m3,工程由北票市政府承建。白石水庫在供水管線途中修建閥室一處,并安裝控制閥門和水量計量設備進行供水計量,一般情況下供水保證率為100%。
3.3引白濟阜供水工程
引白濟阜引水工程設計分2期實施,現(xiàn)已完成一期工程于2009年10月投入使用,設計日取水能力為16.5萬m3;二期引水工程目前也開始籌建,設計日取水能力為12萬m3,該2期工程均由阜新市政府承建。引白濟阜引水工程從白石水庫集中供水頭部取水,白石水庫集中供水頭部工程設有控制閥門及水量計量設備可同時對多個用水戶進行供水,供水保證率為97.7%以上。
3.4東郭葦場滅堿壓蒲供水
白石水庫每年向水庫下游東郭葦場供水4 000萬m3(實用水量),供水期為每年的5月25日至6月30日,白石水庫通過河道向下游供水,葦場在河道設泵站進行提水灌溉。灌溉用水量通過水庫出流控制,白石水庫供水處不定期對泵站取水進行監(jiān)督檢查,嚴防水量浪費行為,供水保證率為75%以上。
3.5凌海灌區(qū)農業(yè)供水
白石水庫每年向水庫下游凌海灌區(qū)(2 000 hm2稻田)供水6 000萬m3,供水期為每年的4月15日至9月16日,白石水庫通過河道向下游供水,灌區(qū)通過河閘將河水引入灌區(qū)進行灌溉。灌溉用水量通過水庫出流控制,白石水庫供水處不定期對灌區(qū)渠道取水進行監(jiān)督檢查,嚴防水量浪費行為,供水保證率為75%以上。
3.6錦州華潤電力公司供水
錦州華潤電力在水庫下游河道通過泵站進行提水作為機組冷卻用水,年用水量300萬~500萬m3。白石水庫在電廠內設有計量水表,從而對供水量進行計量,供水處定期對其進行巡查記錄,嚴防水量浪費行為,一般情況下保證供水率為100%。
3.7義縣城市供水
水庫下游45 km處的義縣城市供水,也是由河道抽水供水,年用水量約800萬m3,計量方式通過流量表計量,白石水庫供水處定期對其進行巡查記錄,嚴防水量浪費行為,一般情況下供水保證率為100%。
3.8下游河道最小環(huán)境需水量供水
白石水庫采用1臺200 kW小機組非汛期向下游河道提供生態(tài)環(huán)境供水,水庫供水量為2.0 m3/s。
4參考文獻
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【關鍵詞】小流域;洪災;生態(tài)化防御;對策
中圖分類號:S891+.5 文獻標識碼:A 文章編號:
流域是各地區(qū)河流干、支流所經過的區(qū)域,流域分布情況也呈現(xiàn)了整個地區(qū)的水資源集中趨勢,對水量調度與控制具有指導作用。受到地質條件的影響,流域所處位置常會發(fā)生不同的層次變化,影響了水資源調度流程的規(guī)范化,進而會引起一系列的地質災害問題。
一、洪水的危害性
洪災是一種自然性的災害,主要是因為江、河、湖等蓄水區(qū)的水位超出標準,溢出河道防護位置而產生的災害。新時期我國對水利工程給予了足夠的支持,投入大筆資金興建水工建筑物,這也加快了小流域水資源調度的穩(wěn)定進行。但是,由于地質環(huán)境的影響,流域輸水線路依舊面臨著洪災的危險。洪水災害具有很強的危害性,主要表現(xiàn)于:
1、經濟方面。農業(yè)是我國國民經濟的基礎構成,農業(yè)經濟關系著國民總收入水平的高低?;诳茖W發(fā)展觀指導下,我國開始注重農村地區(qū)產業(yè)的規(guī)劃發(fā)展,灌溉用水是保證農業(yè)收益的前提條件[1]。小流域是地方農業(yè)供輸水的常用方式,及時將河道內水資源分輸給農田灌溉。另一方面,若流域水量超標則會引起嚴重的水災害,導致種植區(qū)、水灌區(qū)等被摧毀,導致農田作物大面積死亡而造成不可估量的經濟損失。
2、安全方面。水是人類長期生存的基本保障,水資源失控不僅破壞了流域地質環(huán)境的生態(tài)型,也能造成一系列的安全問題。江河流域、水庫因水流沖蝕發(fā)生坍塌,流域周邊房屋建筑被沖垮,公路交通因洪水災害而難以正常行駛,這些都是洪水造成的安全事故。例如,2012年云南省鎮(zhèn)雄縣坪上鄉(xiāng)“7.21”災害中,河流洪峰最高超過450m3/s,大面積水工建筑物被沖毀,洪災也造成了泥石流、山體坍塌等諸多地質災害。
二、小流域抗災的主要內容
小流域是蓄水或輸水區(qū)域較小的河道,并且具有獨立控制及封閉供輸?shù)淖匀粎R水功能,適應了流域水資源的自主化調控。從現(xiàn)有的小流域工程判斷,其主要是小于100km2的水域工程,多數(shù)出現(xiàn)于平原地區(qū)的自然地質中,云南屬于高原地區(qū),每一個壩子都是一個小流域。小流域水流量指標較小,但其在地區(qū)用水補給中的作用不容忽視,也是現(xiàn)代生態(tài)水利改造的重點項目。為了避免小流域洪水造成的危害,應及時擬定抗災防御方案。
1、原則方面。保持水土,開發(fā)利用水資源,建立有機高效的農業(yè)生產體系。小流域是調配地方水資源的基礎設施,河道工程改造治理時要充分考慮地方用水的要求,才能增強流域抵抗洪水災害的能力。生態(tài)化流域要求水資源是可以循環(huán)、高效地利用,防洪抗災工程要堅持“生態(tài)、環(huán)保、持續(xù)”等基本原則,才能更好地發(fā)揮河道輸水的作用[2]。
2、措施方面。對小流域實施生態(tài)化改造,并非單一地修理、改建流域設施,而是要擬定宏觀性的抗災方案。現(xiàn)代流域生態(tài)化改造中,需涉及的措施包括:工程措施、生物措施、農業(yè)技術措施并用,實現(xiàn)“有機結合、效益互補、協(xié)調發(fā)展”的目標。例如,選定生態(tài)河道治理決策時,除了原有流域改造措施,還要顧及“保塬、護坡、固溝”等要求。
三、小流域防洪抗災的基本流程
小流域是我國河道線路分布的重要構成,盡管屬于小范圍的自然匯水區(qū),但對農業(yè)灌溉、水源調度等也有多方面的作用。結合云南“7.21”災害吸取的教訓,地方政府需要設計一套完整的小流域防洪方案,嚴格執(zhí)行每一步抗災的作業(yè)流程,才能從根本上實現(xiàn)生態(tài)化改造。
1、規(guī)劃。編制河流防洪、城市防洪、水庫、河岸等防洪規(guī)劃,并選定主體防洪工程,如:堤、河道整治、分洪工程、水庫等,做好生態(tài)流域改造前期的準備工作。此外,要全面考慮防洪非工程措施的規(guī)模,如:洪水預報警報系統(tǒng)、洪泛區(qū)管理、行洪道清障、洪水保險、防洪調度、超標準洪水緊急措施等,這些都是流域抗災體系不可缺少的部分。
2、設計。根據(jù)規(guī)劃選定的工程措施選擇工程位置,如:壩址、堤線、分洪區(qū)等;再根據(jù)工程等級標準和防護對象的要求,做好勘測、試驗、計算,提出工程總體布置和主體建筑物設計的各項工程特征值、工程量和投資估算等[3]。防洪抗災方案要堅持生態(tài)、環(huán)保、綠色等先進理念,在特定區(qū)域提供針對性的處理決策,加快了生態(tài)河流域的建設。
3、施工。與一般水利工程施工相同,而防洪工程中的堤防修筑和河道開挖,一般工程總量雖大,但比較分散,在中國和有些國家,仍采用人力為主進行。施工單位必須嚴格按照工程圖紙及工藝方案要求,逐一落實水利項目的建設標準,保證流域水工建筑物發(fā)揮出應有的功能。建立完整的施工質量管理體系,指導施工方創(chuàng)建洪災的防御系統(tǒng)。
四、生態(tài)化流域治理的綜合對策
從小流域改造的趨勢分析,未來我國流域必將朝著持續(xù)化方向發(fā)展,充分利用流域水資源輔助地方經濟的發(fā)展。生態(tài)化流域治理是一項系統(tǒng)性的工程,要求施工方做好充分的治理準備工作,尤其對每一個治理項目的操作流程,都應當按照規(guī)定的要求詳細處理。生態(tài)化流域治理的詳細對策:
1、檢查觀測。及時掌握工程設施的工作狀態(tài),如發(fā)現(xiàn)問題,即迅速處理。選定小流域治理區(qū)域之后,施工方應安排專業(yè)人員進行勘測,掌握流域所處的地質條件,對可能出現(xiàn)的災害提前做好準備。例如,利用地質勘測系統(tǒng)檢測流域及其周圍的地質層狀態(tài),可發(fā)現(xiàn)軟土層或水文運動的異常狀況;定期檢查水工建筑物的結構性能,做好病害建筑的檢修工作,為防洪抗災提供科學的指導。
2、防守搶險。對主體建筑物進行經常性的維修和定期大修,以保持工程設施的完好安全,保證能在正常和非常情況時靈活運用。汛期對防洪設施組織防守,出現(xiàn)險情時,及時搶護,充分發(fā)揮已有防洪工程的作用,保障保護區(qū)的安全。云南省針對各地區(qū)的水流情況,制定了緊急避險對策,在水量高峰期安排人員參與監(jiān)測,遇到突況應及時處理從而有效抑制洪水造成的危害。
3、防洪調度。根據(jù)防洪調度規(guī)劃,針對可能出現(xiàn)的洪水和防護區(qū)的實際情況,按照渡汛計劃和緊急措施方案,對防洪系統(tǒng)中的各項設施進行調度。做到在洪水不超過設計標準時,可滿足保護區(qū)安全渡汛的要求;遇超標準洪水則要兼顧主體建筑物安全和重要地區(qū)、城市的安全,使洪災損失減少到最小限度[4]。建立區(qū)域防洪報警系統(tǒng),發(fā)現(xiàn)水位異常時發(fā)出告警信號,提醒相關部門及時處理。
4、防洪法規(guī)。用作防洪工作的行為規(guī)范,有利于加強工程管理;保護防洪設施安全;發(fā)揮防洪系統(tǒng)的效益;調整人們在生產、生活、經濟建設中所產生的相互間的利益矛盾。同時,在管理中還要不斷地進行技術改造和設備更新,對水工建筑物常見病害擬定有效的處理方案,防止建筑病害對小流域輸水的影響。加大小流域保護的宣傳工作,帶動地方民眾參與到流域治理活動中。
結論
洪災是江河流域最為常見的病害問題,因其“流量大、速度快、時間短”而難以取得理想的控制效果,給流域周邊造成了很大的危害,注重小流域防洪抗災是很有必要的。為了抑制流域發(fā)生洪災而帶來的危害,地方政府要及時地調整流域治理政策,解決流域供輸水作業(yè)潛在的危險隱患。
【參考文獻】
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[2]錢學良.我國小流域防洪抗災中生態(tài)原則的實施流程[J].城市建設理論,2011,30(21):40-42.
【關鍵詞】問題;措施;工程建設
0引言
伴隨著現(xiàn)代社會經濟與科技的不斷發(fā)展與進步,我國的水利工程行業(yè)也在與時俱進發(fā)展著。然而水利建設事關經濟社會發(fā)展全局,防汛安全事關人民群眾切身利益,國家關心、社會關注、群眾關切,水利防汛工作值得深入調查研究。
興化市地處蘇北里下河腹部地區(qū),市政府所在地興化城,是全市政治、經濟和文化的中心。鹵汀河、車路河、上官河、下官河等4條區(qū)域性河道穿城而過,興姜河、橫涇河、白涂河、大溪河等4條骨干河在城區(qū)交匯,是里下河地區(qū)水上交通樞紐。興化境內地勢東部和南部稍高,西北部偏低,田面高程在1.2-3.0米之間,素有“鍋底洼”之稱,歷史上水災頻發(fā),每遇連續(xù)強降雨,城區(qū)進水受淹,給人民生命財產安全造成很大威脅。為提高城市防洪自保能力,保護25萬人口的生命財產安全,更好地適應社會經濟發(fā)展的需要,市水務部門于1999年在相關部門的配合和支持下,以《里下河地區(qū)水利規(guī)劃》和《興化市城市總體規(guī)劃》為依據(jù),按五十年一遇的防洪標準和以河劃塊,分區(qū)設防,洪澇兼治,綜合治理的原則,編制了興化市城市防洪規(guī)劃。規(guī)劃將市區(qū)分成主城區(qū)、九頃區(qū)、張陽區(qū)、城堡區(qū)、新城區(qū)、關門區(qū)、嚴家區(qū)、野行區(qū)8個區(qū)分區(qū)圈圩設防。
1城區(qū)防汛排澇存在的問題
1.1戰(zhàn)線長建筑物多、分布廣人手少
興化城區(qū)閘、站工程以及防洪墻(堤)的分布特點是“線長、面廣、點散、量大”。興化城區(qū)河流密布,蜿蜒曲折,大小幾十座防洪排澇閘站散落分布于城區(qū)各地,這就要求在管理上要做到統(tǒng)籌安排、全面協(xié)調。
1.2 人手少、技術力量不足
城區(qū)大小幾十座閘站的建筑設施、機電設備、環(huán)境衛(wèi)生需要有專人進行維護,由于經費有限,每座閘站日常只安排一人進行值班管護工作,技術力量相對有所不足。為確保汛期安全度汛,在進入汛期,就要求我們臨時聘用一批機電工管護人員,來增強技術力量。
1.3 閘站、防洪堤管理職能分散
防洪工程管理主要涉及閘、站、防洪墻(堤)、防洪堤的綠化、河道保潔等管理。由于種種原因,這一系列職能被分割開,閘、站工程設施的管理歸屬于防洪工程管理處,防洪堤的綠化屬于園林管理部門,河道保潔屬于河道管理部門,職能相對分散,難以統(tǒng)一管理。
1.4群眾意識有待進一步提升
在汛期閘站排澇過程中,常常由于河道有老百姓丟入河道的垃圾堵塞水泵進水口,而被迫關閉水泵,打撈完雜物后再繼續(xù)抽水排澇,相對影響了排澇的效率。
2水利工程安全度汛措施
針對汛期前、中、后期的各自特點,因時制宜,制定不同的方案,以確保防汛排澇設施發(fā)揮正常效益。
2.1組織汛前檢查。為了確保安全度汛,管理部門要早準備、早部署,一般在春節(jié)后就對管轄的所有閘站及各類設施進行了地毯式檢查,摸清現(xiàn)狀和存在的隱患。
針對存在的問題,組織制定維修、保養(yǎng)和更新的實施方案,編制預算,報請上級部門批準后及時組織人員進行維修保養(yǎng)。
2.2汛期加強防汛值班。汛期所有管理人員、閘站管護人員、機電工明確到位,嚴格執(zhí)行上級的調度指令,分工分線,明確責任,任務分解到人,加強防汛值班,及時上報各類信息數(shù)據(jù),落實城區(qū)防汛預案,全力以赴投入排澇抗災。
2.3汛期過后,對汛期暴露出的問題及時排查,認真制定實施方案,組織維修保養(yǎng)。及時組織技術人員對排澇期間出現(xiàn)的問題認真排查,找出原因,制定實施方案,及時上報,盡快組織實施。先后多次邀請廠方技術人員對所有機電設備進行檢測,對存在問題的水泵的設備制定維修保養(yǎng)方案并組織實施。
3圍繞防汛非工程措施
3.1 加強組織領導
進一步增強完善防汛抗旱指揮部職能,落實機構、編制、人員、經費,打造高水平專業(yè)化隊伍,穩(wěn)定機動搶險隊伍,強化日常搶險突擊演練。 提高搶險救災隊伍的綜合管理能力、組織協(xié)調能力。
3.2 建立健全防洪減災制度建設
防汛減災是一項社會性系統(tǒng)工作,任務重、責任大、牽涉面廣,需要全社會、各部門共同努力,通力協(xié)作。 依據(jù)相關規(guī)定, 落實各級防汛崗位責任制, 明確防汛防旱辦公室各組成部門職責,包括防汛值班、雨情分析、水情測報。 編制防洪預案,推進日常工作、防汛物資調撥、突發(fā)事件處理流程化,提高預案可操作性。
3.3 建立信息交流和共享機制
加大科技和資金投入,增強信息交流,提升氣象和水文預報和預警能力以及抗洪搶險技術水平。
3.4 提高建設標準
抓住國家加大對水利投入的良好契機,進一步提高河道整治,險工治理、閘站建設等防汛工程設施的建設標準,統(tǒng)籌考慮防洪、生態(tài)、景觀的多重需求,推動防汛抗旱設施的標準化、景觀化。
3.5 大力開展防洪減災宣傳教育,提高公眾防洪減災意識
加強防洪減災知識宣傳,注重公眾參與措施,提高公共意識,使公眾掌握正確的避災方法和自救互救知識。 特別在洪水災害發(fā)生后,政府所采取的一系列應急措施必須有群眾的密切配合才能形成真正有效的社會應急機制。 通過廣泛宣傳和動員,充分調動社會各方力量關心、支持和參與水利防汛減災的工程建設,積極營造政府、社會互動的良好氛圍,確保圓滿完成水利防汛減災工程建設任務。
3.6 明確管理體制
防汛工作,屬于社會公益性質,應明確公益性職責。 各全社會都應予以高度重視,有關部門應協(xié)調一致,加快新時期下的組織協(xié)調合作水平,保障水利事業(yè)健康發(fā)展。
4探索打造城市防洪建設新亮點
在城市防洪工程建設中,注重做到了6個結合,即:與城市景觀建設相結合,對防洪閘與排澇站的建筑設計,做到設計新穎、造型別致、風格典雅,使之成為城區(qū)新的景點,為開發(fā)旅游資源創(chuàng)造了條件;與沿河道路建設相結合,防洪堤結合環(huán)河路,路邊建成濱河綠帶,做到綠樹環(huán)城,使之成為人們散步、休閑和晨練的理想場所;與市區(qū)航道建設相結合,防洪墻(堤)全部采用塊石護岸,減少風浪洗刷;與市河整治相結合,搞好市河清淤拓浚,控制水土流失;與污水治理相結合,利用排灌泵站,對內河實施定期換水,沖污排污,沿河截水管網(wǎng)與污水處理管網(wǎng)配套銜接,改善城區(qū)水環(huán)境質量;與舊城改造相結合,以城市總體規(guī)劃為依據(jù),拆除沿河各類建筑15萬平方米,改善了沿河臟亂差的狀況,綜合效益十分顯著。
(二)實施除險加固,消除安全隱患。在國家的大力支持下,我省加大對病險水庫除險加固力度,先后完成了黃壁莊、王快等9座大型水庫和20座中型水庫的除險加固工程。近期又有119座病險水庫列入國家病險水庫除險加固專項規(guī)劃,其中87座已開工建設,剩余32座也將于近期開工。為實現(xiàn)三年內完成大中型和重點小型水庫除險加固任務的目標,省政府明確行政責任人和部門負責人,并與有關市縣簽訂了責任書,目前除險加固工作正在按計劃順利實施。
(三)編制完善預案,保障應急響應。近年來,我省先后編制了《河北省防汛抗旱應急預案》、《河北省洪水調度指揮預案》、《大中型水庫防洪搶險應急預案》和《小型水庫防洪搶險應急預案》等,規(guī)范了指揮調度程序,明確了響應機制和級別,提高了應對突發(fā)事件的能力。根據(jù)工程變化的情況,每年對預案進行修訂和完善,使預案更具有針對性、實用性和可操作性。省防指每年都進行防汛實戰(zhàn)演習;省防辦組織開展了預案學習周活動,對各級防汛人員及水庫管理人員進行預案培訓,提高了熟悉預案、掌握預案和運用預案的能力。
(四)采取多種手段,確保通信暢通。目前我省大中型水庫都配備了衛(wèi)星電話、短波超短波電臺、固定電話和移動電話4種通信手段,小型水庫至少具備了一種通信手段,確保通信暢通,為水庫信息傳遞、指揮調度提供了保障。每座水庫都配備了報警器,明確了預警信號和啟動條件,確保水庫一旦發(fā)生險情,能夠及時向下游村莊報警,組織群眾安全轉移,最大限度地減少人員傷亡和財產損失。
(五)落實人防物防,滿足搶險需要。根據(jù)需要,全省組建防汛機動搶險隊16支、隊員900多人,配備大型搶險設備230多臺套,每年汛前進行培訓演練,汛期集結待命,隨時準備抗洪搶險;組建群眾性常備隊和預備隊9000多支,200多萬人;加強與駐軍的聯(lián)系,每年都帶領部隊熟悉重點水庫工程情況,開展有針對性的搶險演練。與此同時,我們還利用專項儲備和市場號料相結合的辦法儲備防汛物資,部分物資已儲備到水庫現(xiàn)場,以備急需。
(六)加強預測預報,提高調度水平。近幾年,我省加快了水庫防汛現(xiàn)代化建設步伐,先后建成了1:5萬電子沙盤、水庫防洪數(shù)據(jù)庫、防洪信息管理系統(tǒng)、工情遠程監(jiān)視系統(tǒng)、洪水調度系統(tǒng)及雨水情自動測報系統(tǒng),使水庫雨水情數(shù)據(jù)收集由過去的3個多小時縮短到現(xiàn)在的20分鐘,洪水作業(yè)預報和調度方案的制定也由原來的40分鐘提高到現(xiàn)在的10分鐘左右,極大地提高了洪水調度的時效性、準確性,為領導指揮調度決策、抗洪搶險提供了技術支撐。
二、下一步工作安排
(一)堅決克服麻痹思想。由于我省多年沒來大水,水庫沒有出現(xiàn)過大的險情,許多干部群眾存在麻痹思想和僥幸心理。我們將利用各種新聞媒體等多種手段,加大宣傳力度,進一步提高各級領導對水庫安全度汛重要性的認識,提高全民的防范意識和自保自救能力。
(二)嚴格落實防汛責任。我們將督促各級包庫領導盡快上崗到位,切實負起責任,解決存在問題。按照屬地管理、分級負責的原則,進一步細化各級政府、水庫主管部門和水庫管理單位的具體職責,層層簽訂責任書,將各項度汛措施落到實處。
(三)扎實開展專項檢查。我們要利用汛前不到1個月的時間,對全省水庫再進行一次專項檢查。按照水庫管理單位自查、主管部門核查、上級防指抽查的程序進行,落實檢查責任,做到“誰檢查,誰簽字;誰簽字,誰負責”,避免走過場。對檢查發(fā)現(xiàn)的問題及時進行處理,確保水庫度汛安全。
(四)突出抓好在建工程。今年我省水庫除險加固工程項目多,任務重,戰(zhàn)線長是防汛的重點。我們一定妥善處理施工與安全度汛的關系,合理安排工期,精心組織施工,在保證工程質量的前提下,加快建設進度,盡量在汛前完成主體工程。對必須跨汛期施工的在建工程,逐庫落實度汛方案。
圖2防汛指揮決策支持系統(tǒng)未來設計思路(網(wǎng)狀結構)
當前,正值汛期。IT對防汛具有不可替代的作用。那么信息系統(tǒng)該如何架構才能對防汛真正起到作用?
防汛指揮決策支持系統(tǒng)是水利信息化應用系統(tǒng)的重要組成部分,它的主要功能是實現(xiàn)對防汛事件的綜合分析和決策支持。
當前系統(tǒng):樹狀結構
防汛指揮決策支持系統(tǒng)基本上是以各業(yè)務功能模塊或子系統(tǒng)為實現(xiàn)目標,通過使用者向系統(tǒng)發(fā)出請求,系統(tǒng)向使用者提供相應的結果信息。其總體結構設計一般如圖1所示。
防汛指揮決策支持系統(tǒng)主要包括實時汛情監(jiān)視子系統(tǒng)、綜合信息服務子系統(tǒng)、洪水預報子系統(tǒng)、洪水調度子系統(tǒng)、災情評估子系統(tǒng)、風險分析子系統(tǒng)、防洪搶險子系統(tǒng)、防汛會商子系統(tǒng)等。
實時汛情監(jiān)視子系統(tǒng) 實現(xiàn)防汛值班室(或防汛值班人員)對氣象預報、衛(wèi)星云圖、測雨雷達、暴雨、河庫水情、防洪工程運行狀態(tài)(含工程監(jiān)視圖像)、城市積水、泥石流易發(fā)區(qū)情況、洪澇災情的實時監(jiān)視。
綜合信息服務子系統(tǒng) 對防汛業(yè)務分析人員、決策會商人員以及各級領導提供服務,包括氣象信息(天氣圖、衛(wèi)星云圖、雷達回波圖、天氣預報、暴雨數(shù)值預報、臺風分析以及相關單位分析成果)、雨水情信息、工程信息、災情信息、防汛搶險物資和隊伍信息、社會經濟信息、各級防汛指揮機構的責任、歷史洪澇災害記錄、各種防汛預案等內容的查詢。
洪水預報子系統(tǒng) 向業(yè)務分析人員和決策會商人員提供洪水預報作業(yè)和結果查詢。
洪水調度子系統(tǒng) 為業(yè)務分析人員和決策會商人員提供洪水調度預案,根據(jù)水庫或河道的洪水,可以計算水庫或河道的洪水調度結果,為防汛指揮決策提供最佳的洪水調度方案。
災情評估子系統(tǒng) 對業(yè)務分析人員和決策會商人員提供洪澇災情評估的手段和結果,實現(xiàn)根據(jù)實時洪水以及調度成果,確定洪水淹沒范圍,并對淹沒范圍內的洪澇災害損失作出評估。
風險分析子系統(tǒng) 主要服務對象是業(yè)務分析人員和決策會商人員。根據(jù)洪水調度成果,對實施調度的防洪工程以及相關水利工程進行工程安全分析,對實施的調度方案潛在的風險進行分析。
防洪搶險子系統(tǒng) 針對工程可能出現(xiàn)的險情,為決策會商人員提供就近搶險物資的調集方案、就近搶險隊伍的組織方案,按照設定的搶險預案,給出物資、隊伍和方案的組合方案。
防汛會商子系統(tǒng) 主要服務對象是決策會商人員和指揮領導。根據(jù)前面各種分析成果,以大屏幕為表現(xiàn)媒體,在地理信息系統(tǒng)和網(wǎng)絡的支持下,以實時圖像、成果圖表以及相關文字等為表現(xiàn)內容,向決策專家、指揮領導全面反映氣象、雨水情、災情、工情、洪水預報、調度方案、物資調運、搶險隊伍集合組織等,并同時生成會商紀要、調度請示、調度命令等。
防洪管理子系統(tǒng) 主要包括決策系統(tǒng)文件和數(shù)據(jù)、圖形的維護等功能。
未來方向:網(wǎng)狀結構
防汛決策支持系統(tǒng)的未來發(fā)展方向是:改變以往以業(yè)務單元作為劃分系統(tǒng)的習慣,采用以應急事件作為驅動機制,以防汛責任制和預案為基礎,針對某一個應急事件,采取多種業(yè)務的處理流程和方法,提高對應急事件的處理效率。
按照以上思路,防汛指揮決策支持系統(tǒng)的總體結構將不再像圖1所示的樹狀結構,而是如圖2所示的立體網(wǎng)狀結構。在這種結構中,系統(tǒng)將不再簡單響應使用者的請求,而是可以根據(jù)防汛應急事件發(fā)生的類型和量級,主動地為使用者提供事件處理的流程和結果,系統(tǒng)不再是簡單的決策支持,而是可以智能地參與決策。
在圖2的總體結構中,指揮決策支持流程的核心控制單元是事件分配單元。它直接從數(shù)據(jù)庫中提取數(shù)據(jù),形成帶有事件屬性和事件詳情的事件信息流,系統(tǒng)根據(jù)信息流內容的不同,將自動轉到不同的功能單元。
通用事件 通用事件實際上是包括暴雨、洪水、積滯水、泥石流、工程運行險情等防汛應急事件的集合,這類事件不分量級等特殊定義,是廣義的事件。對于這類事件,系統(tǒng)將自動轉向實時汛前監(jiān)視和綜合信息服務的功能單元,最終可以通過防汛會商得以表現(xiàn)。這也是一般意義上的信息服務系統(tǒng)。
觸發(fā)事件 觸發(fā)事件是指包括暴雨、洪水、積滯水、泥石流、工程運行險情等防汛應急事件的量級或某一特征值(如發(fā)生區(qū)域)達到一定標準,需要觸發(fā)其他功能單元執(zhí)行相應動作或提請指揮人員采取相應措施。在這一過程中,防汛預案和防汛責任制將起到過程引導作用。
北京慧圖信息科技有限公司開發(fā)完成的鎮(zhèn)江防汛指揮系統(tǒng)是該設計思路的一個初步實現(xiàn)。
未來,防汛決策支持系統(tǒng)主要出發(fā)點是將防汛指揮決策的過程貫穿始終,系統(tǒng)不僅對使用者提供分析結果,而且還對使用者提供過程引導。各功能單元不是孤立的單體,而是考慮了功能單元之間的聯(lián)動效應。防汛指揮決策支持系統(tǒng)與使用者之間不是簡單的互動關系,而是在系統(tǒng)內部的功能單元之間、系統(tǒng)與使用者之間實現(xiàn)了智能聯(lián)動,可以使使用者充分感受決策支持的效果。
結束語:洪水資源化是要務
本報記者 張靜
在我們準備這個專題的時候,正趕上淮河流域洪水泛濫,長江等水域頻頻告急。上至國家防汛辦、水利部,下到地方水利局,幾乎所有我們想聯(lián)系采訪的領導和專家,都在防汛抗洪的一線日夜奮戰(zhàn)?!皼]時間,真的沒時間?,F(xiàn)在當務之急是趕緊把水位降下來,把洪水排出去。”不只一個專家這樣對我說。然而,對于洪水,更多專家坦言,洪水其實是防不勝防的東西,因為即使你能預知它什么時候“不請自來”,提前做好預防工作,卻無法讓它“不請不來”。