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防洪调度决策及案例. 江西省防汛办 王顺长 二 00 六年四月一十五日. 防洪调度决策及案例. 一、防洪调度决策概要 二、防洪调度决策的方法步骤 三、水库防洪调度的任务和要求 四、水库防洪调度规则的编制 五、水库防洪调度实施措施和工作制度 六、水库防洪调度实例 七、水库防洪调度风险及经验教训. 一、防洪调度决策概要. 防洪调度决策是指对一场洪水的调度指挥和防洪调度方案的制定与实施。根据防洪信息和洪水预测判断，当可能发生灾情时需要进行防洪工程的调度方案的优选并作出正确的决策，以达到最小投入、最大效益（即灾害损失最小）的目的。
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防洪调度决策及案例 江西省防汛办 王顺长 二00六年四月一十五日
防洪调度决策及案例 一、防洪调度决策概要 二、防洪调度决策的方法步骤 三、水库防洪调度的任务和要求 四、水库防洪调度规则的编制 五、水库防洪调度实施措施和工作制度 六、水库防洪调度实例 七、水库防洪调度风险及经验教训
一、防洪调度决策概要 防洪调度决策是指对一场洪水的调度指挥和防洪调度方案的制定与实施。根据防洪信息和洪水预测判断，当可能发生灾情时需要进行防洪工程的调度方案的优选并作出正确的决策，以达到最小投入、最大效益（即灾害损失最小）的目的。 （一）防洪工作的特点 一是洪水发生的随机性。人们尚不能准确掌握和预测较长期洪水的大小，发生时间和地域分布过程； 二是防洪应急性强。我省江河洪水多系暴雨型洪水，预见期短，来势凶猛，瞬变性大，在这种情况下决策延误或失误都会造成严重后果；
一、防洪调度决策概要 （一）防洪工作的特点 三是防洪目标与防洪设施保障的不协调性。随着社会经济的日益发展，洪水防护目标也日益增多，要求也越来越高。现有的防洪设施只能抵御几年或几十年一遇的洪水，这种不相适应的矛盾短期内难以解决； 四是兴利与除害之间存在矛盾。我国是一个水资源贫乏的国家，汛期防洪调度除了考虑水库防洪安全之外，尚须考虑蓄水对非汛期对灌溉、发电等兴利的综合需求。因此，涉及洪水资源化的问题。
一、防洪调度决策概要 （二）防洪决策面临的问题 干流缺少控制性工程，圩堤防洪标准低，病险水库多。非工程措施建设亟待跟进，如防汛信息收集手段还不够完善，洪水预报预见期太短，短期气象和中长期水文气象预报精度不高。目前防洪决策主要依靠历史典型洪水资料和经验，尚未建立现代化的防洪决策支持系统。 （三）做好防洪调度科学决策的要素 1、信息是决策的基础。决策对于信息的要求是充分、快捷、准确。水文、气象和工程的信息是防汛决策的基础，正确的调度都得益于及时、可靠的信息。
一、防洪调度决策概要 （三）做好防洪调度科学决策的要素 2、经验。正、反两方面的经验都是宝贵的财富。要善于总结历年防洪调度经验教训，借鉴历史上经验来进行决策。对于一些重大防洪决策，要请有经验的老同志、老专家参与。 3、反馈。在决策实施过程中，必须做好信息的反馈，把决策的执行情况与结果反馈给决策实施的领导机关和决策者。一旦发现决策目标偏差或信息变化，就要权衡利弊，进行修正。 4、素质。决策者的素质如何，将直接决定决策的质量。防洪决策的正确与否关系到千百万人民的安危，责任重大。一是要有坚强的党性和高度责任心；二是要有全局的战略眼光；三是要有科学文化素质；四是要有求真务实的作风。
二、防洪调度决策的方法步骤 （一）防洪信息收集、处理及预报 1、天气信息。包括气象预报、卫星云图、测雨雷达和近期天气形势分析等气象信息，对未来天气变化趋势、雨带的分布走势有比较直观的了解，做到心中有数。 2、水雨情信息。建立水情自动测报系统和实时洪水预报系统，提高洪水预报时效和精度。通过防汛计算机广域网络，实现水情信息共享和远程检索查询。 3、防洪工程运用和洪灾情况信息。一是水利工程运行状况信息；二是流域上下游淹没损失情况。
二、防洪调度决策的方法步骤 （二）防洪决策方案制定 江河防洪决策目标主要是有效运用各种防洪工程（水库、堤防、分蓄洪区等），避免和减少洪灾损失。 防洪决策属于风险决策，强调局部服从整体目标，避免决策失误。 1、分、蓄、滞洪区的调度。确定分蓄洪次序，开始和停止分蓄洪的时机，分蓄洪量等； 2、水库的调度以及与下游洪水错峰等补偿调节。按照防洪要求（包括工程安全、下游安全泄量等）建立目标函数和防洪优化调度模型，求解出最优方案，以达到最大效益。
二、防洪调度决策的方法步骤 （三）决策方案评估 1、决策方案的系统仿真。仿真方法的重要功能在于信息反馈控制原理，能够揭示系统在诸多要素的相互作用下的动态行为特性。通过模型仿真揭示防洪系统在某种控制策略下的防洪系统的行为状态，便于决策者了解全局。 2、决策方案风险分析。风险分析是防洪调度评估中的重要内容。防洪决策是根据预报和专家经验作出的决定，带有某种程度的主观性和风险性。因此，在决策之前，从多方案中找出风险度适宜的的防洪调度策略。 3、决策方案的效益与损失分析。对不同防洪决策方案进行效益与损失比较后，根据社会经济影响的程度来选择决策方案。
二、防洪调度决策的方法步骤 （四）防洪决策确定与实施 防洪决策确定与实施阶段是决策过程中最关键的环节。根据洪水预测和防洪工程的调度计算，就可以预测各防洪河段和水利工程可能出现的最高水位，淹没的范围等。由于洪水发展趋势和一些不可预见的因素，要充分留有余地，以最不利的情况考虑。 防洪决策的内容包括组织力量防洪抢险，工程调度，可能受淹地区的迁安，防洪物料的运输以及救灾方案等。 防汛指挥通讯畅通是保证各级防汛部门将决策命令能及时地通知有关工程和地区的重要保障。
三、水库防洪调度的任务和要求 人们为兴利和防洪的目的，在流域上中游修建水库。随着水库下游社会经济发展，对水库洪水调节的期望越来越高，水库防洪调度任务日益繁重。 利用水库调蓄洪水，削减洪峰，是减轻或避免洪水灾害的重要防洪工程措施。因此，搞好水库洪水调度，在确保水库安全前提下，充分发挥水库防洪效益，是各级防汛部门的一项十分重要的工作。
三、水库防洪调度的任务和要求 根据科学发展观，国家防总提出了防汛抗旱两个转变，要实现由控制洪水向洪水管理转变，由单一抗旱向全面抗旱转变。 水库防洪调度要由控制洪水向洪水管理转变，一是要实施风险管理。水库防洪调度实际上是一种风险调度，既要确保水库大坝本身安全，又要最大限度减轻水库上下游洪灾损失，同时又要让工程更多地兴利，关键是要科学把握风险度；二是要推行洪水资源化。洪水是水资源的重要组成部分，我们必须在保证水库防洪安全的前提下，想方设法利用洪水资源。在水库调度上，抓住主汛期最后一场降雨蓄水抗旱，发挥水库兴利效益。
（一）江西省水库基本情况 全省共有大型水库25座、中型水库224座、小型水库9019座、共计9268座、占全国水库总数约9%、位居全国第二。 全省病险水库3488座，占全省建成水库 总数的37.6%。
军民水库 军民水库 军民水库 军民水库 拓林水库 拓林水库 拓林水库 拓林水库 共产主义水库 共产主义水库 共产主义水库 共产主义水库 滨田水库 滨田水库 滨田水库 滨田水库 东津水库 东津水库 东津水库 东津水库 七一水库 七一水库 七一水库 七一水库 大墩水库 大墩水库 大墩水库 大墩水库 飞剑潭水库 飞剑潭水库 飞剑潭水库 飞剑潭水库 鄱桥水库 鄱桥水库 鄱桥水库 鄱桥水库 紫云山水库 紫云山水库 紫云山水库 紫云山水库 江口水库 江口水库 江口水库 江口水库 洪门水库 洪门水库 洪门水库 洪门水库 社上水库 社上水库 社上水库 社上水库 团结水库 团结水库 团结水库 团结水库 白云山水库 白云山水库 白云山水库 白云山水库 老营盘水库 老营盘水库 老营盘水库 老营盘水库 万安水库 万安水库 万安水库 万安水库 长岗水库 长岗水库 长岗水库 长岗水库 上犹江水库 上犹江水库 上犹江水库 上犹江水库 油罗口水库 油罗口水库 油罗口水库 油罗口水库 全省已建成的大型水库 上犹江 白云山 江口 社上 洪门 老营盘 柘林 紫云山 万安 飞剑潭 东津 上游 团结 潘桥 油罗口 大段 长冈 共库 龙潭 七一 滨田 军民 南车 大坳 大坳水库 南车水库 南车水库
（二）历史上水库溃坝失事的教训 1973年，我省赣北大水，7座小(1)型水库，84座小(2)型水库溃决。 1975年8月4日至8日，河南特大暴雨，三天降雨量1600多毫米，最大6小时降雨量为830毫米，最大24小时降雨量为1060毫米，造成板桥、石漫滩两座大型水库和60多座中小型水库溃决，2.6万人死亡。 1993年，青海沟后水库（小一型）垮坝，造成288人死亡，40人失踪。
（三）水库设计标准及重要特征参数 1、设计洪水的基本概念 设计洪水是根据流域内实测的历史暴雨、洪水资料， 通过频率计算推求不同设计标准洪水的洪峰流量和不同 时段洪水总量，再用历史上典型年洪水过程同频率同倍 比放大而求得的设计洪水过程。 具体的推求方法有：一是通过实测洪水资料；二是 通过实测暴雨；三是利用《暴雨统计参数图集》查算。 （1）设计洪水及设计洪水位 （2）校核洪水及校核洪水位 （3）可能最大洪水（PMF）及保坝洪水
（三）水库设计标准及重要特征参数 2、水库工程大坝的防洪标准(山、丘区土坝、堆石坝）
（三）水库设计标准及重要特征参数 校核洪水位 设计洪水位 防洪高水位 调洪库容 正常高水位 防洪库容 防洪限制水位 兴利库容 总库容 死水位 死库容
（四）水库防洪运用方式 水库防洪基本上可分为滞洪和蓄洪以下两种运用方式： 1、滞洪运用水库 泄洪建筑物一般无闸门控制，水库对入库洪水只起停滞作用，而不能存蓄洪水，下泄流量取决于泄洪建筑物型式、规模及库水位。 2、蓄洪运用水库 泄洪建筑物有闸门控制，根据水库和下游防护区的防洪要求，以确保大坝为首要条件，进行洪水调节，启闭闸门控制蓄泄。
（五）水库防洪调度的任务 汛期确保水库安全度汛，保障下游防护区安全，是 水库防洪调度的中心任务。 1、标准以内洪水。根据大坝设计洪水和下游防 护区的防洪标准，按照水库调度规程中有关防洪调度 规定，对入库洪水进行实时合理调度。 2、超设计标准洪水。采取紧急抢护措施，力保大 坝安全并尽可能减轻下游洪灾损失。
（六）水库防洪调度的一般要求 1、编制年度防洪调度计划，拟定防御超标准洪水 应急预案。 2、防洪调度首先要保障大坝安全。调洪库容不能 随意占用。 3、按照防洪规划，水库要与下游河道堤防、分蓄 宏区、分洪道等防洪工程体系联合运用。 4、拟定的防洪调度方式要安全可靠，判别条件要 简明易行。 5、水库防洪调度要服从防汛指挥机构的统一指挥。
（七）水库防洪调度的基础工作 1、水库基本资料的收集。包括流域概况、水文气 象和水库工程资料、防洪调度资料及有关文件。 2、水库报汛站网的布设。要满足暴雨径流预报要 求；建立水情自动测报系统。 3、设计洪水的复核。通过复核洪水，验证现有泄 洪设施、坝高是否满足需要。 4、洪水预报方案的编制。洪水预报提供的内容主 要有：洪水总量、洪峰流量及其出现时间和洪 水过程等。
四、水库防洪调度规则的编制 （一）水库防洪调度规则的主要内容 1、确定洪水调度特征水位 - 汛期限制水位：在常规防洪调度中是设计调洪计算 的起始水位，是预留防洪库容的下限水位。 - 防洪高水位：系指在遇到下游防护对象的设计标准 洪水时，经过按设计规定的泄流方式调蓄后坝前达 到的最高水位。 -允许最高洪水位：为保障水库工程安全而允许充蓄的 的最高洪水位。 2、明确防洪调度的方式 3、对防洪调度实施的有关问题都应在防洪调度规则中提 出必要的要求或规定。
（二）水库防洪调度方式的拟定 1、无下游防洪任务的防洪调度 2、有下游防洪任务的防洪调度 3、分期防汛调度 4、预报调度 5、水库群的调度
1、无下游防洪任务的防洪调度 正常防汛调度任务就是在设计标准洪水情况下，保证大坝的安全。 采用的调度方式，一般以汛期限制水位为控制条件。 为防止人为洪灾，在泄洪时应控制一次洪水过程的最大泄量不得大于同样洪水于建库前发生的坝址洪峰流量。
2、有下游防洪任务的防洪调度 采用的调度方式主要有： - 分级控制泄流 - 补偿调节 - 错峰调度
（1）分级控制泄流： 对不同量级的洪水采取不同的控制泄量，主要运用于水库距下游防洪控制点较近，区间洪水较小等情况。 水库控泄的级别是设计时针对下游不同防护对象，确定了各级的防洪标准和安全泄量。
（2）补偿调节 在发生相当于下游防洪标准及其以下洪水时，调节水库下泄流量使其与区间来水之和，等于或小于防洪控制点的安全流量。即: Q库≤ Q下安－Q区 需要满足的条件： - 泄流传播时间必须下于区间洪水汇流时间 - 相应于下游防洪标准的区间洪水设计洪峰 要小于防洪控制点的安全泄量。 - 应具有一定精度的洪水预报手段。
（3）错峰调度 错峰调度亦属补偿调节运行方式，它是在水库与防洪控制点之间不适应完全补偿调节下，而采用的经验性调度方法。其要点是： 1、水库为下游要留有一定错峰库容； 2、当水库下游出现需要错峰情况时，调蓄关闸限泄（必要时停止下泄）水量； 3、停止错峰后，要按防洪要求，将汛限水位蓄存水量泄放，以备迎接下一次洪水错峰。 条件是具有一定精度的洪水预报手段。
（3）错峰调度 1、确定错峰起始时间 Tst Tst = Tcb＋△tf Tcb为水库错峰泄流量洪水波传至防护点的历时； △tf为区间洪水预报峰现预报误差； Ty = tf-tz Ty为区间洪水预报的有效预见期； tf为区间洪水洪峰滞时；tz为洪水预报作业时间等； △T = Tst － Ty 如果△T ＜0 ,可以利用短期洪水预报进行错峰调度； 如果△T ＞0 ,则不满足错峰调度，需考虑降雨预报。
（3）错峰调度 2、计算错峰历时 TL TL = 2（△tf ＋△tq ） △tf为区间洪水预报峰现预报误差； △tq为降雨预报滞时误差； 3、错峰流量的确定 Qc Qc≤ = Qan - Qpm Qan 为防护点断面安全泄量; Qpm 区间洪峰流量;
3、分期防汛调度 在汛期不同时段采取不同的汛期限制水位，以缓和综合利用水库的防洪、兴利任务在防期的矛盾，更好地发挥水库的综合利用效益。 - 汛期时段的划分 - 分期设计洪水的拟定 - 分期防洪限制水位的确定
4、预报调度 在编制防洪调度规划时，考虑预报因素，以减少预留防洪库容。充分发挥水库综合利用效益。 应具备以下条件： （1）有完善的水情自动测报系统。 （2）有迅速可靠的通讯系统。 （3）有甲等级的洪水预报方案。 （4）有先进的天气观测手段。 （5）有经批准的预报调度防洪规则和实时调度软件。 （6）有切实可行的水库防洪调度规则。
实行预报调度的具体方法： （1）编制洪水预报调度规则。 （2）制定实时调度方案。 （3）实施预报调度必须做到： -及时统计水情、雨情和天气预报成果 -降雨开始即作洪水预报和调洪计算 -当预报发生超下游安全泄量时，向下游有 关防汛部门发出警报。
5、水库群调度 水库群的组合方式分为串联（梯级）、并联或混联三大类。水库群中由于水库参数间有密切联系，相互影响，其防洪调度比单一水库更为复杂。应考虑上游水库一旦失事可能造成的影响和计划采取的保坝措施。 串联 混联 并联
五、水库防洪调度实施措施和工作制度 （一）水库年度防洪调度计划的编制 （二）水库实时防洪调度 （三）水库洪水调节计算 （四）防洪调度工作制度
（一）水库年度防洪调度计划的编制 每年汛前按照水库防洪调度规则中有关规定，合理编制年度防洪调度计划（即渡汛计划），指导当年汛期洪水实时调度，确保水库安全。 1、水库渡汛标准的确定 2、明确防洪调度方式 3、拟定防御超标准洪水应急抢险措施 -加高加固大坝防浪墙或抢筑子埝； -选择适宜的山凹或副坝破口泄洪； -实施前作好组织群众安全转移准备。 4、安全渡汛的组织措施
（二）水库实时防洪调度 水库的防洪效益是通过蓄洪和滞洪方式削 减入库洪峰，改变天然洪水过程，来满足设计 规定的防护区的防洪要求。 实时防洪调度就是对汛期出现的各种入库 洪水经调节计算作出科学合理的蓄泄安排。 1、主要依据 经批准的防洪调度规则和当年的防洪调度 计划，水库工程安全状况和下游河道安全行洪 能力，短期洪水预报成果以及洪水调节计算成 果等。
2、进行调度的基本原则 （1）当预报水库将发生洪水，则应在洪水入库前将库水位 降到汛期限制水位。总下泄量不应超出河道安全泄量。 （2）若预报洪水入库时库水位低于汛期限制水位，可采用 先将库水位蓄到汛期限制水位，然后再按照批准的防 洪调度运行方式（如分级控泄、补偿调节等）进行蓄 泄，其总泄量不应大于预报入库洪水总量。 （3）按正常的防洪调度方式运行，当库水位已达到防洪高 水位，即可认为水库已完成对下游承担的防洪任务。 当库水位继续上升，则应以保大坝安全为主，适当加 大泄流量，但应控制一次洪水过程的最大泄量不得大 于最大入库流量（建库前的坝址洪峰流量）。 （4）当入库洪峰过后或已停止错峰，如仍处于主汛期，应 将库水位逐步降到汛期限制水位。
（三）水库调洪计算原理 1、水库水量平衡方程: + + Q Q q q 始 末 始 末 D - D = - = D t t V V V 末 始 2 2 2、水库蓄泄方程或水库蓄泄曲线： q = f （V ） 或 q～ V 曲线 3、计算方法有： (1) 解析法（试错法） （2）图解法（蓄率中线法） （3）龙格—库塔数值解法： dV(z) / dt = Q(t) - q(t)
（三）水库调洪计算原理 1、试错法 q=f(v)或q=f(z) 对于某一计算时段来说， 1式中的Q1、Q2、及q1，Vl、为已知，q2，V2为来知。因此，如果假定一个时段末水库蓄水量V2，即可由1式求得相应时段末出流q2。同时由假定的V2根据2式的q=ƒ(v)关系可查出q2′，如果q2= q2′，则V2、q2即为所求。否则重新假定V2，直至q2= q2′为止。因第一时段的V2、q2为第二时段的V1、q1，于是可连续进行计算。
（三）水库调洪计算原理 2、全图解法 将水量平衡方程改写为： Q均＋（V1/ △t － q1/2 ) = （V2/ △t － q2/2 ) 绘制 V/ △t ± q 1/2 = f(z) 关系曲线
（三）水库调洪计算原理 3、简化三角形法(中小型水库) 当水库工程规模较小资料缺乏或初步规划精度要求较低时，可用简化计算法进行调洪演算。其设想是将入库与出库流量过程简化为三角形，见图5（必要时亦可简化为梯形）。 图5 调洪演算简化三角形法 图6 简化法求解示意图 当入库来水过程(即Qm，W)，已知时，式6中qm与Vm为直线关系（见图6中AB线）。 如果假定不同溢洪道方案（例如不同溢洪道宽度B1，B2），则由水力学公式可求得各方案的蓄水量（或蓄水位）与下泄量的关系q~V（B）。q~V（B）曲线与AB线的交点，就是该溢洪道方案相应的最大滞洪库容Vm和最大泄量qm (见图6)。 入库洪水总量W为 ： 滞洪库容Vm为
（四）防洪调度工作制度 1、水库年度防洪调度计划编制、审 批、执行制度。 2、请示汇报制度。 3、防洪调度工作制度。 4、工程安全检查制度。 5、防汛值班制度。 6、联系制度。 7、资料保管制度。 8、调度总结制度。
六、水库防洪调度实例 我省历年水库调度成功经验：适当降低汛限水位；暴雨洪水来临之前提前预泄，腾出库容为下游削峰、错峰；区间洪峰可能相遇前，在确保大坝安全的前提下，尽量减少水库下泄流量，拦洪错峰，减轻下游防洪压力。归结为三字：早、小、长。 “早”就是当库水位低于汛限水位时，根据洪水预报调度分析计算，预计库水位要超过汛限水位，此时要提前开闸预泄，降低库水位，增加调洪库容。
“小”就是小流量泄洪（即小于下游河道安全泄量的流量）。“小”就是小流量泄洪（即小于下游河道安全泄量的流量）。 “长”就是拉长泄洪时间。 通过提前预泄，小流量、长时间泄洪，尽可能减小最大出库流量，最大限度地发挥水库防洪效益。 水库科学调度是建立在及时、准确的水雨情、工情和暴雨洪水预报的基础上。
1、柘林水库93.7洪水调度（错峰调度） 柘林水库位于修河干流中游末端，控制流域面积9340平方公里，总库容79．2亿立方米，前汛期限制水位为64．0米，后汛期为65．0米，历年最高水位65．31米。50年一遇洪水，水库承担下游尾闾地区和永修县城的防洪任务，下游河道设计安全泄量6500秒立米。修河最大支流潦河流域面积4330平方公里，于永修县城与修河汇合，经吴城入鄱阳湖。 鄱 修 河 柘林水库 阳 永修 河 湖 潦
1、柘林水库93.7洪水调度（错峰调度） 6月29日至7月5日，柘林水库平均降雨量达271毫米（其中7月2日至3日为176毫米），潦河流域为389毫米（其中7月2日至3日为219毫米） 。在这次强降雨之前，柘林水库一直维持四台机组满发并先后一孔泄洪，控制库水位不超过汛限水位65.0米。 7月1日20时，库区停止降雨。 7月2日晚开始，库区又突降大暴雨。省防总于2日20时、 3日6时、 3日9时27分及时将第一溢洪道3孔先后全部打开， 3日18时再打开泄洪洞泄洪。 7月3日23时，最大入库流量达9110秒立米，约为15年一遇。 5日0时，最大出库流量仅为3820秒立米，削减洪峰流量5290秒立米， 最高库水位66.64米。 修 鄱 河 柘林水库 阳 永修 河 湖 潦
修 鄱 河 柘林水库 阳 永修 河 湖 潦 1、柘林水库93.7洪水调度（错峰调度） 由于潦河流域同时出现大暴雨，预报万家埠站7月4日2时洪峰流量将超过4000秒立米，永修站合成最大流量可达7310秒立米，相应水位23.10米，超历史最高水位0.20米。 3日23时，省防总决定，从4日0时常0分开始，关闭溢洪道一孔10小时（实际仅关闭了7小时），减少下泄流量690秒立米，错开潦河洪峰。 4日14时，永修站洪峰水位22.70米（吴城站19.12米)，比预计的水位削减了约0.4米。对柘林水库仅增高了最高库水位0.06米。
2、柘林水库98‘7洪水调度 98年 6月23日至26日，柘林水库先后出现两个洪峰，流量分别为7200和8760秒立米，同时潦河万家埠站相应出现了3610和2850秒立米的两个洪峰。23日起调水位61.40米。由于柘林水库提前预泄，并先后两次与潦河错锋，使永修站两次洪峰水位为22.44米和22.82米。削减洪峰流量6500秒立米，拦蓄洪量16.38米. 修 鄱 河 柘林水库 阳 永修 湖 河 潦 万家埠
