水库洪水资源化的原理与方法及评价问题研究

　　0引言

　　洪水资源化是历史的、必然的选择，符合事物发展的要求与方向。洪水资源化的实施不仅对于提高洪水资源利用率有着重要的社会与经济意义，而且对于提高水库设计运用与洪水管理水平也具有重要的理论价值。

　　1暴雨、洪水特性与洪水资源化的关系

　　洪水资源化的对象是洪水，洪水资源化的研究必须结合对流域洪水特性的研究，而研究洪水规律就不能脱离流域气候背景及洪水物理成因。影响洪水大小及特征的主要因素有：（1）天气过程；（2）暴雨中心在流域中的位置及其移动路径；（3）流域下垫面条件；（4）河道过水能力及沿河的湖泊洼地调蓄水流的能力；（5）流域面积及形状；（6）水库和其它水利工程的运用。以上6条因素决定了流域的洪水过程，且都包含可能发生变化的不确定因素，但相对而言，前两条是最主要的不确定因素，对水库洪水资源化利用的影响也最大。

　　2水库洪水资源化原理和现行方法

　　2.1水库洪水资源化原理

　　洪水调度过程一般分三部分：洪水发生前到起涨段、洪峰段和退水段三部分，洪水资源化调度主要涉及第一和第三阶段的水库运用问题。一般在洪水发生前和起涨段，加大机组出力，预泄使水库水位消落到汛限水位以下，当洪水起涨且库水位回升至汛限水位时，水库开始蓄洪，按常规调度方法进行调度；在退水段拦蓄洪尾而不急于将库水位回落，并在不威胁水库自身安全的情况下尽量多蓄水，最终加大供水或利用发电，在下次洪水来临前使库水位消落至汛限水位。因此简言之，洪水资源化的实质就是水库在第一阶段预泄超用，第三阶段超蓄。下面分别就这两个阶段说明洪水资源化利用的方法。

　　1）第一阶段洪水资源化原理

　　在洪水发生前到起涨段，根据实时预报信息，加大供水或机组出力进行预泄，使水库水位消落到汛限水位以下，在洪水来临后再调蓄洪水，这样可以获得较多的供水或发电效益。

　　2）第三阶段洪水资源化原理

　　水库在汛后期将水位抬高是为了充分利用洪水，若将超蓄水量以弃水的方式泄掉，既冒风险又不获利，显然不合理，所以将超蓄水量加以利用或用来发电是最理想的利用方式。

　　2.2水库洪水资源化现行方法

　　目前，我国众多水库广泛采用的洪水资源化方法主要有以下几类：

　　1）汛末拦蓄洪尾法。水库在洪水退水段拦洪超汛限水位蓄水，其容许蓄洪量根据水库的下泄能力确定，认为水库可以利用歇洪间期将水位消落至汛限水位，从而可由歇洪间期反推出可超蓄水位。

　　2）分期静态汛限水位。很多水库采用汛限水位分期控制，把原来的主汛期一分为二或一分为三，各期采用不同的汛限水位，这样有利于水库的洪水资源化调度和水库经济效益的发挥。

　　3）采用水库防洪预报调度方式，适当抬高汛限水位。一般来说，水库防洪调度方式分为两大类：一类，是不考虑预报，通常是选择“坝前水位或实际入库流量”作为判断遭遇洪水量级及改变泄流量指标，通称常规防洪调度方式，现在设计部门一般采用这种方式；另一类，是考虑预报，选择的判断指标多是产流预报的“累积净雨量”或汇流预报的“洪峰流量”或短时“晴雨”预报信息等，简称水库防洪预报调度方式。

　　4）汛限水位动态控制法。根据水库特性、汛期历史洪水以及水雨情预报信息精度等数据进行统计分析，确定汛期水库汛限水位动态控制域。

　　5）其它方法，如水库防洪优化调度函数、调度图等。

　　3水库洪水资源化的评价

　　3.1水库洪水资源化风险及效益评估

　　水库在洪水资源化过程中，风险和效益始终是一对矛盾问题，无论水库采用何种洪水资源化方法，相对原设计而言实际上都是在进行风险调度。往往随着效益的增大，水库调洪风险也会聚增。因此，水库洪水资源化必须进行风险分析和效益评估，权衡二者之间的关系进行决策，选取相对最佳的调洪方案，在可接受风险水平的前提下实现相对效益最大化。

　　洪水资源化的风险问题十分复杂，涉及风险因素众多，目前一般按照水库防洪的实时预报调度对待。洪水资源化的效益也有多种，概括起来包括直接效益和间接效益，其直接效益一般表现在：多蓄汛期洪水增加水资源可调度量，可用于发电、下游城市供水和农田灌溉。另外，洪水资源还可用于发挥生态和环境效益，可以利用洪水冲刷泥沙和河道污染物，由于洪水的冲刷与稀释自净作用，受洪水影响的水系，水质普遍会得到明显改善，可取得十分显著的环境效益。将汛期洪水用于补源和灌溉，如弥补湿地水源不足和地下水源不足等，可以取得显著的生态效益。但到目前为止对洪水资源化综合效益的评价仍没有较好的理论和计算方法，一般多采用供水或发电量等单指标进行评价。

　　3.2水库洪水资源利用提高率

　　水库调蓄洪水，但不可能使其完全资源化利用，对洪水而言，其每次发生的时间长短、洪水过程、总量和洪峰流量各不相同，对某场洪水而言，通过给定的水库对其加以拦蓄利用，最大可利用水量难以确定。如何衡量水库对一次洪水的调蓄利用程度，目前还没有有效的方法。在此我们提出水量资源化利用提高率α的概念，所谓洪水资源量利用提高率就是指资源化调度后水库减少的弃水量占该场洪水总量的比率，即α=W/W。水量资源化利用率α是一个水量比，它只是对洪水的利用程度一个粗略的估计，并不能真实反映水库对洪水资源化利用的水平。由于不同水库对每场洪水的可利用最大水量很难确定，因此可采用α来进行近似评价。

　　3.3水库洪水资源利用的效果模式

　　根据我们水库洪水资源化应用的多年经验和实际效果，本文提出以下两个定义。

　　定义一：依据水雨情预报信息，当水库采用不同的洪水资源化方法，在汛期实现超蓄运用后，其超蓄水量最后完全以发电、引用等各种方式完全得以利用，取得这样效果的资源化运用模式称之为水库洪水资源化的完全利用模式。

　　定义二：水库在汛期依据各种水雨情预报信息，调控洪水实现超蓄运用后，超蓄水量不能得以完全利用，而因遇下场洪水等原因，不得不再次以弃水方式将库存水量下泄的运用模式称之为水库洪水资源化的非完全利用模式。非完全利用模式不但意味着超蓄的洪水不能完全实现资源化利用，同时还可能是水库调洪存在较高风险，一般应尽量避免。

　　在水库洪水资源化利用的实际过程中，不可能总是实现其完全利用模式，一般或多或少地存在非完全利用模式。在此为了体现洪水资源化利用的效率，引入了利用效率β，β=W/W。利用效率大于0小于等于1，是衡量水库洪水资源化利用的重要特征指标，它主要与下场洪水的大小和到来的时间，即歇洪间期有关。在水库实际的运用中不仅要追求较高的洪水资源量利用率，更应尽量争取实现较高的利用效率。

　　4结束语

　　总之，基于水库调控的洪水资源化利用是一个综合性复杂问题，它所涉及的因素是多方面的，既与流域水情、天气预报信息、流域水资源特性，尤其是洪水特性有关，又与水库特性和洪水资源化利用模式有关。应该说基于水库调控的洪水资源化没有严格统一的模式，而一定要结合流域实际情况因地制宜。

　　【参考文献】

　　[1]程殿龙，尚全民，万海斌.以科学精神和积极态度对待洪水资源化[J].中国水利，2004（15）：25-27.

　　[2]向立云.洪水资源与洪水资源化当议[J].中国水利水电科学研究院院报，2000（1）：1-3.

　　[责任编辑：王迎迎]