密云水库过渡期汛限水位动态控制分析（顾拓 唐延芳）

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1、密云水库过渡期汛限水位动态控制分析（顾拓唐延芳）　　摘要：汛期分期控制限制水位是目前水库普遍采用的调度运用方式。采用降半正态分布模拟汛期相对隶属函数,根据密云水库的实际运行情况,分析计算出过渡期逐日汛期隶属度,确定符合密云水库防洪标准的过渡期汛限水位,实现了动态控制。 　　关键词：密云水库过渡期汛限水位汛期隶属度动态控制 　　中图分类号TV697.1文献标识码B文章编号1673-4637(XX)01-0025-03 1工程及流域概况 　　密云水库位于XX市密云县境内,由潮白河上游两大支流潮河、白河汇流而成,是一座以防洪、供水为主的多功能综合利

2、用、多年调节的大型水库。水库坝址以上控制流域面积1万5788km2,占潮白河总流域面积的88%。 　　水库按1000a一遇洪水标准设计,1万a一遇洪水标准校核。设计洪水位157.5m,相应库容为39.64亿m3;校核洪水位158.5m,相应库容为41.454亿m3;死水位126.0m,相应库容为4.19亿m3。主体工程由潮河、白河两大工程枢纽组成,保护着下游京、津、冀地区的防洪安全。建库40多年来,拦蓄了水库上游的全部洪水,累计减淹面积157.4万hm2,发挥了巨大的社会效益。 2水库汛限水位调整过程 　　密云水库在20世纪50年代末规定汛前

3、限制水位为147.0m,后来经不同单位的多次研究,将汛限水位逐步提高到148.0m、150.0m。20世纪80年代以来,来水量不断减少,年可能供水量由原设计的10亿m3,减少到现在的不足5亿m3。而由于受汛限水位的限制,1994—1998年汛期水库仍发生了十几亿m3的弃水。为了更合理地进行防洪调度,充分利用水资源,2002年10月,XX市防汛办公室委托清华大学承担密云水库汛限水位研究项目,结合密云水库的特点以及对XX城市供水的特殊重要性,按照国家防总关于试点水库汛限水位设计与研究工作大纲的要求开展工作。XX年3月,经水利部水汛【XX】98号文

4、件批复,水库主汛期(6月1日—8月10日),汛限水位升至152m;后汛期(8月11日—9月30日),汛限水位154m,并在后汛期增加一段过渡期(8月11日—20日),库水位控制在152~154m,在过渡期内逐步抬高。 3过渡期的提出 　　汛限水位的调整,一般是根据水库多年的雨洪资料进行洪水分析,按照主汛期和后汛期2个阶段分别分析洪水洪峰、洪量,计算特征值(均值、Cv、Cs及不同频率洪水的设计值),推求出设计洪水过程线,并根据分期洪水过程线和设计的起调水位确定的。设计阶段把汛期只分为主汛期和后汛期2个时段,是因为汛期分期起讫日期客观要求基本符合

5、流域气象水文特性,不宜分期过多。而之所以把8月11日—8月20日另辟为过渡期,是因为洪水发生频率和量级随时间变化趋势具有连续性,主、后汛期之间实际上没有明显的时刻界线,是逐渐演变的,期间有一个过渡过程。即过渡期具有主汛期和后汛期的双重属性。用过渡期的方式处理主、后期的衔接问题符合客观实际,更符合兴利服从防洪、确保水库安全的防洪原则。同时增加一段过渡期,协调了沿河上下游省市关系,进一步减轻了密云水库上下游潮白河的防洪压力。 4动态控制过渡期汛限水位的必要性 　　密云水库流域地处中纬度地带,影响暴雨的大气环流系统主要是西太平洋副热带高压、西风带及

6、热带环流系统,形成暴雨的主要天气系统有切变线、西风槽、西北涡、西南涡、台风及台风倒槽等,形成不同的暴雨类型,既有短时局部性大暴雨及中历时区域性大暴雨,也有长时、大范围的持续性大雨。降雨空间分布有地区性差别,其中库区附近降雨量大,降雨量向上游递减。流域多年平均年降雨量为550mm,其中6—9月份降雨约占80%。暴雨多集中在7—8月份,可占55%,特别是7月下旬至8月上旬,8月中旬至9月底后汛期内发生较大洪水的机遇较小。而在过渡期水库调度运用过程中,若一味地强调防洪,仍使用主汛期的汛限水位,未能适时地抬高汛限水位,往往会发生不必要的弃水现象,面对

7、非汛期的干旱缺水却无能为力。反之,若过分强调洪水资源的有效利用,直接抬高到后汛期的汛限水位,将实现多蓄水,而在现代科技手段尚不能在较长预见期内准确预报降水及径流的情况下,汛限水位的直接抬高将冒极大的风险。因此,过渡期汛限水位的动态控制对水库防洪安全和兴利蓄水都非常重要,要根据水库实际情况具体分析,科学论证,相机行事。 5过渡期水库汛限水位的动态控制方法 　　根据模糊水文水资源学原理,由主汛期过渡至非汛期,之间存在共维(时间维)差异,从差异的一方向另一方变化,中间经历一个渐变的连续过渡过程(过渡期),其间的界限并不清晰,是模糊的概念,是客观存在

8、的模糊现象。基于模糊集合论,过渡期中任意时间属于主汛期的隶属度是不同的,也就是说,过渡期中不同时间所要求的防洪库容是不一样的。据此,当已知主汛期和后汛期所需要的设计