２０１１年第５期 （第３９卷） 黑龙江水利科技
Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｗａｔｅｒ Ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ ＮＯ．５ ２０ｌ１ （Ｔｏｔａｌ Ｎｏ．３９）
文章编号：１００７—７５９６（２０１１）０５—０１２１—０２
汛限水位动态控制的条件及最适应时间分析
王金河
（黑龙江省农垦总局建三江分局水务局，黑龙江建三江１５６３００）
摘 要：以降雨预报条件下如何实施水库汛限水位的动态控制为研究对象。利用汛限水位动态控制条件及最适宜时间分析，得出
汛限水位动态控制值。
关键词：汛限水位；动态控制条件；洪水总量；最适宜时间；分析研究
中图分类号：１＞３３２．３ 文献标识码：Ｂ
Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ａｎｄ Ｂｅｓｔ Ｔｉｍｅ
ｏｆ Ｆｌｏｏｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｌｉｍｉｔｉｎｇ Ｌｅｖｅｌ
ＷＡＮＧ Ｊｉｎ—ｈｅ
（Ｊｉａｎｓａｎｊｉａｎｇ Ｗａｔｅｒ Ａｆｆａｉｒ Ｂｕｒｅａｕ ｏｆ Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ Ｓｔａｔｅ Ｆａｒｍ Ｇｅｎｅｒａｌ Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ，
Ｊｉａｎｓａｎｊｉａｎｇ １５６３００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ａｉｍ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｉｓ ｈｏｗ ｔｏ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔ ｄｙｎａｍｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｆｌｏｏｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｌｉｍｉｔｉｎｇ ｌｅｖｅｌ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｒａｉｎｆａｌｌ
ｆｏｒｅｃａｓｔ．Ｂｙ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｂｅｓｔ ｔｉｍｅ ｏｆ ｆｌｏｏｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｌｉｍｉｔｉｎｇ，ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｖａｌｕｅ ｏｆ ｆｌｏｏｄ ｌｉｍｉｔｉｎｇ
ｌｅｖｅｌ ｉＳ ａｔｔａｉｎｅｄ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｆｌｏｏｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｌｉｍｉｔｉｎｇ ｌｅｖｅｌ；ｄｙｎａｍｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ；ｔｏｔａｌ ｓｔｏｒａｇｅ ｏｆ ｆｌｏｏｄ；ｂｅｓｔ ｔｉｍｅ；ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｒｅｓｅａｒｃｈ
１ 引 言
各水库由于调节性能、洪水特性不同，需分析出各自不
同的汛限水位动态控制条件及最适宜时间。通过许多调节
性能较高的大型水库实践，通常”洪水总量”是汛限水位动态
控制的必要条件，简称“洪水总量控制”条件。当序水位处于
汛限水位动态控制域内，泄流开始大于人流且闸门具有控制
能力，使具有汛限水位动态控制的充分必要条件。从防洪安
全角度，基于汛限水位是水库迢迢设计洪水的起调水位及其
调洪过程中水位变化特性，实施“汛限水位动控制”的时间，
不应该“一边降雨一边涨洪”的库水位上升时期，基于大量
调洪计算的统计规律，水库最高水位出现在峰后的某一时
段，所以汛限水位动态控制的充分必要条件发生的最适宜时
间一般在本次洪水的退水阶段，即本次洪水的库水位开始下
降到下次暴雨洪水起涨前的时期，这一时期越长汛限水位动
态控制的效益越大。
汛限水位动态控制的条件从最适宜时间分析目的之一，
是抓住汛限水位动态控制方案实施的关键时机，便于集中研
究与此时期的汛限水位动态控制有关的安全与经济问题，如
降雨预报信息可利用的有效时间、预泄能力、预报失误的弥
补措施与风险等问题；另一方面为选择洪水预报方案可利用
标准提供依据。如水冲调节性能较高，设计的防洪指标受洪
［收稿日期］２０１１—０ｌ一２５
［作者简介】王金河（１９６４一），男，山东单县人，水利工程师。
水总量或３—７ ｄ或更长时间洪量控制，则实施汛限水位动态
控制所选择的洪水预报（或退水预报）方案可利用标准应该
是总量预报误差最小，或洪量预报合格率最高（达到甲级水
平）。若能依据较多的预报样本分析出总量预报误差分布，
也可用小概率误差对防洪安全影响程度来衡量预报方案的
可利用性。如水库调节性能较低，设计的防洪指标受洪峰控
制，则所选择的洪水预报方案可利用标准应该是峰或峰现时
间误差最小，不过这类水库汛限水位动态控制的风险较大，
应慎重从事。
２ 汛限水位动态控制的必要与充分条件的描述
若依据面临时刻ｔ。的实际水位 、未来预报的人、出库
水量信息，判别决策ｔ时刻是否具备“汛限水位动态控制”的
必要与充分条件，则只要“面临时刻水位的库容量”与“未来
预报的入库水量扣除正常消耗量的余量”之和将达到“汛限
水位动态控制域”内泄流大于人流且水库闸门具有控制能
力，便具备汛限水位动态控制的充分必要条件。可用推理式
描述：
Ｚｄ ≤ｚ ［ （ｚｏ）＋（ ＋ ）］＜Ｚｄ—ａｎｄＱ（ｔ）＜ｇ（ｔ）
＜ｑ（Ｚ ）ｔｈｅｎ ｏｋ （１）
式中：ｚ０为面临时刻 水位； 为未来预报的ｔ。一ｔ期间入
库水量； 为未来的正常消耗水量； 一、 分别为汛限水
一
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黑龙江水利科技
Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｗａｔｅｒ Ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ
Ｎｏ．５ ２０１１
（Ｔｏｔａｌ Ｎｏ．３９）
位动态控制域的下限与上限水位；Ｚ 为处于汛限水位动态控
制域内。时刻水位， 为序容；Ｑ（ｔ）为水位开始下降的ｔ时入 库流量；ｑ（ ）为ｆ时刻的泄流量；ｇ（Ｚ ）为对应ｚｌ的泄流能力； ｏｋ为具备汛限水位动态控制的充分必要条件。上述的判别 准则适用于本次暴雨落地且洪水起涨时。 若不考虑洪水预报信息，仅以面临时刻ｔ。的实际水位 ｚ０、人流Ｑ（ｔ。）、出流能力ｑ（Ｚｏ）信息为判别依据，则“汛限水 位动态控制”必要与充分条件，是指面临时刻ｔ。的实际水位 已进人“汛限水位动态控制域”内，泄流开始大于入流且水库 闸门具有控制能力，便具备汛限水位动态控制的充分必要条 件。 ． 不难看出，当本次洪水按照防洪调度规则调度的最高库 水位将处于“汛限水位动态控制域”之外，即库水位低于汛限 水位功态控制的下限或高于汛限水位动态控制的上限时，便 不具备实施汛限水位动态控制的必要条件。前者只有等下 次洪水抬高库水位（多年调节水库的供水期未，若库水位消 落较低时发生洪水，则常常如此），后者需按照调度规则调 度，等待库水位降落到“汛限水位动态控制域内”、泄流大于 人流且水库闸门具有控制能力的条件形成。 ３ 汛限水位动态控制的条件及最适应时间分析 ３．１ “洪水总量起控制作用”的分析方法 洪水总量起控制作用的分析，常是依据设计洪水及调洪 成果资料，计算峰及量所占调洪库容的比值进行的。 １）摘录水库不同频率设计洪水成果，即１～６ ｈ洪峰量与 １～７ ｄ或更长到１５ ｄ、３０ ｄ洪量，设计频率洪水Ｐ％的调洪最 高水位ｚ设计及其相应的库容量，汛限水位ｚｄ及其相应的库容 量。 ２）据式（２）计算各设计频率洪水的调洪库容量 尸％调洪＝Ｖ（Ｚ Ｐ％）一 （ｚ） （２） 式中： 洪为设计频率洪水Ｐ％的调洪库容量；Ｐ％为 ０．Ｏ１％、０．２％、１％；Ｖ（ＺＰ％）为设计频率洪水Ｐ％的调洪最高 水位ｚＰ％所相应的库容量，查水位库容关系求得； （Ｚ ）为汛 限水位 所相应的库容量，亦查水位库容关系求得。 ３．２ “汛限水位动态控制的最适宜时间”分析方法 当库水位进入汛限水位动态控制域内且开始下降，若下 降过程的某时刻库容量加退水余量（已扣除正常用水）可充 填兴利库容，则该时刻为汛限水位动态控制最适宜的起始时 间。 实际上，由于各水库洪水特性、调节性能及重叠库容大 小差异，防洪调度方式及其规则不同，暴雨发生的连续规律 不同，所以“汛限水位动态控制最适应的起始时间”分析结果 亦不同。就某一水库而言，每场洪水退水不同则分析的结果 也不同，但受上述的主要特性约束，差异不大，分析中一个平 均的最适宜的起始时间对决策者只有重要参考价值。 最适宜的起始时间分析方法基本有两种，即顺时序分析 法与逆时序分析法，前者是从适宜的起始时间计算至退水 末，判断能否将兴利库容充满；后者是假定退水末兴利库容 可充满，反求适宜的起始时间。 ３．３实例 勤得利水库应用建库后５次调洪最高水位进人汛限水位动 态控制域内且有弃水的实际洪水调度过程，按照上述方法步骤 一】２２一 分析了汛限水位动态控制最适宜的起始时间。如表１。 表１ 勤得利水库发生弃水的洪水调度分析表
表１中的数值基本是实际暴雨、水位值及由水位库容关
系查求的库容量、洪水过程推求的时段峰、洪水总量或退水
量、涨水时段及最高水位的滞峰时段。根据水库洪峰与最高
水位发生的时间关系，选６ ｈ、２４ ｈ两个汛限水位动态控制起
始时间方案。
综合分析各场洪水的ｔｋ时间，最后从防洪安全计，按照起
始时间尽量晚的原则选择勤得利水库汛限水位动态控制最
适宜起始时间（ｔ ）为峰后第２４ ｈ。从分析比较过程看，用洪
水资源利用量最大原则选定 也是可以的。
参考文献：
［１］曹永强．汛限水位动态控制方法研究及其风险分析［Ｊ］．大连
理工大学学报，２００３（４）．
［２］ 周惠成，李伟，张弛．水库汛限水位动态控制方案优选研究
［Ｊ］．水力发电学报，２００９（８）．
［３］徐刚，董晓华，杜发兴，翟谨．基于混合智能算法的三峡水库汛
限水位动态控制研究［Ｊ］．三峡大学学报（自然科学版），２００９
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