SL
中华人民共和国水利行业标准 SL×××—××× 洪水调度方案编制导则
Compilation guide of flood control operation plan (送审稿)
(仅供审查,请勿引用)
200×-××-××发布200×-××-××实施 中华人民共和国水利部发布 前言
本导则根据水利部水利水电规划设计管理局“关于配合做好2002和2003年度水利水电勘测设计标准编制工作的通知”(水总局科[2004]2号)的要求和《洪水调度方案编制导则》技术服务合同书,按照SL 1-2002《水利技术标准编写规定》编制。
本导则是新编制的规范,共6章,主要技术内容有: ——洪水调度方案编制总的原则和要求; ——与流域或区域防洪有关的基本资料; ——洪水调度计算; ——江河洪水调度; ——防凌调度; ——调度权限;
本导则批准部门:中华人民共和国水利部
本导则主编单位:长江水利委员会长江勘测规划设计研究院 本导则参编单位:黄河水利委员会勘测规划设计研究院
本导则主要起草人:仲志余、胡维忠、李景宗、陈肃利、郭铁女、汪新宇、余启辉、张志红、宁磊、刘巧清
本导则审查会议技术负责人:
本导则体例格式审查人: 目次 1 总则 (1) 2 基本资料 (3) 3 洪水调度计算 (5) 4 江河洪水调度 (7) 5 防凌调度 (11) 6 调度权限 (12) 1 总则
1.0.1 为充分发挥流域或区域防洪体系中各项防洪设施和防洪体系整体的防洪作用,减少洪水灾害,需编制洪水调度方案。为了规范和统一流域或区域洪水调度方案编制的基本原则、要求和方法,特制定本导则。
1.0.2 本导则适用于有防洪任务且有洪水调度手段的流域或区域的洪水调度方案的编制。
1.0.3 洪水调度方案必须遵循经主管部门批准的流域或区域的防洪规划和防御洪水方案,根据流域或区域的防洪特性、防洪现状及防洪标准,结合气象、水文预报,在研究具代表性的不同类型、不同量级的典型洪水、频率洪水的防洪调度措施及防洪调度效果的基础上,合理编制。
1.0.4 应充分发挥防洪工程措施的防洪作用,要合理地处理蓄、泄洪水的关系,确定防洪工程运用次序、运用时机,科学地进行洪水调度。
1.0.5 应重视防洪非工程措施,要充分利用气象、降雨及洪水预报手段,为洪水调度提供实时水雨情信息,争取较长的预见期。
1.0.6 编制的洪水调度方案应包括防洪保护对象及其经济社会指标、现状防洪能力、规划防洪标准、防洪控制水位(或流量)、调度原则、不同量级不同组合的洪水计算、数学模型的建立、洪水调度方案计算、标准以内洪水的调度、超标准洪水(含特大洪水)的调度、责任和权限、工作与任务、附则等内容。
1.0.7 编制的洪水调度方案须具有现实性和可操作性。应认真总结以
往洪水调度经验,考虑出现的新情况和新问题,明确各项防洪措施的调度要求。
1.0.8 流域与区域的洪水调度方案要相协调,流域洪水调度方案应考虑流域内的区域防洪的要求,区域洪水调度方案应满足所在流域洪水调度的要求。支流的洪水调度方案应满足干流对其洪水调度的要求。
1.0.9 流域或区域防洪体系、经济社会状况等发生变化时,应及时修编洪水调度方案。大江大河的洪水调度方案,一般应隔10年修编。
1.0.10 洪水调度方案的编制专业性强,流域面积大于5000km2的河流或地市级以上行政区域的洪水调度方案应由防汛指挥机构委托具甲级资质的水利科研、规划、设计单位编制;流域面积小于5000km2的河流或县级以下行政区域的洪水调度方案应由防汛指挥机构委托具乙级以上资质的水利科研、规划、设计单位编制。
1.0.11 编制的洪水调度方案应按洪水调度的权限,报主管机关审批后实行。解释权属于批准部门或其指定的部门。
2 基本资料
2.0.1 收集、整理流域或区域防洪有关的基本资料,包括气象水文、经济社会、河道及湖泊蓄泄洪水条件、防洪工程措施和防洪非工程措施现状、防洪规划等资料。
2.0.2 气象水文资料,包括反映气象、水文特性的有关特征数据;有关降雨、水位、流量、泥沙、潮汐等实测及调查资料,其系列年限应符合有关专业规范的要求;反映洪水特性的各河段洪水传播时间、洪水传播速度等资料。着重收集暴雨洪水(冰凌)特性,历史上曾出现的大和特大暴雨洪水、高含沙大洪水、冰凌洪水及河口天文大潮、风暴潮资料。
2.0.3 经济社会资料,包括流域或区域经济社会现状指标,各防洪保护区、蓄滞洪区、行洪区经济社会现状指标,历史上洪(凌)灾害损失、风暴潮灾害损失及经济社会发展对防洪减灾的要求等资料。
2.0.4 河道及湖泊蓄泄洪水条件资料,包括河道及湖泊地形测量资
料、河道纵横断面测量资料、河道泄流能力曲线、河道槽蓄曲线、湖泊水位与面积及水位与容积关系曲线等资料。
2.0.5 防洪工程现状资料,包括堤防、水库、蓄滞洪区、分洪道、河道治理工程、河流上的主要水闸和泵站、现状防洪能力等工程现状资料。
2.0.6 防洪非工程措施现状资料,包括流域或区域暴雨洪水监测、预报、预警资料,防汛管理,防洪减灾设施管理,蓄滞洪区人员安全转
移预案,水库调度规程,法规等资料;其中防汛管理资料,包括河道或堤防的警戒水位、保证水位,经批准的防御洪水方案,防汛管理制度、条例等。
2.0.7 防洪规划资料,包括防洪标准,设计洪水,防洪区的划分,防洪规划方案,河道或堤防的防洪控制水位、河道安全泄量,规划要求水库预留的防洪库容,蓄滞洪区的分蓄洪运用条件、蓄洪水位及有效蓄洪容积,分洪道的规划泄流能力,主要闸站特征水位、运用条件及过流能力等。
2.0.8 对作为主要依据的基本资料,应进行分析,对其合理性和可靠程度作出评价。
3 洪水调度计算
3.0.1 研究干支流、上下游可能发生的各种洪水遭遇组合,河口地区洪潮遭遇组合;合理选择并分析计算具代表性的不同类型、不同量级的典型洪水、频率洪水。
3.0.2 频率洪水可由流量资料或暴雨资料计算;流域或区域暴雨和洪水资料短缺时,可利用邻近地区实测或调查暴雨和洪水资料,进行地区综合分析,计算频率洪水。
3.0.3 河流及湖泊的防洪控制点的控制水位或控制流量是流域洪水调度的重要控制指标,河段采用水位控制或流量控制应根据河流的防洪特点合理确定。
3.0.4 通过对历史凌汛资料分析,从水文、气象及水动力学等方面研究河道凌汛期冰凌洪水形成条件及变化规律。针对不同凌情,考虑
凌汛洪水演进和河道槽蓄量变化情况,研究河道特定控制断面的防凌安全流量,即封河期、开河期控制条件,稳封期冰下过流能力,据此研究河道各控制断面不同时段的防凌控制条件。
3.0.5 对于高含沙洪水地区,应分析发生高含沙大洪水时,泥沙冲淤变化对河道行洪能力及对防洪工程运行的影响。
3.0.6 洪水调度计算是在洪水演进计算的基础上,结合暴雨洪水预报,考虑河流及湖泊的防洪要求,通过设立控制条件,调节蓄与泄的关系,对洪水进行安排。
3.0.7 洪水调度计算可采用水文学或水力学计算方法(江河洪水调度
计算方法见本导则附录一)。计算方法的选择考虑以下因素:(1)河流及湖泊洪水特性和防洪特点;(2)依据资料的精度、数据易于获取的程度和计算工作量;(3)对计算成果的要求及成果的可靠性。 3.0.8 洪水调度计算时,要合理划分计算河段,优选计算时段,确定起始条件和边界条件、,进行水量平衡检查与修正。
3.0.9 编制的洪水演进与调度计算数学模型需采用两次及以上不同类型的实测洪水进行率定和检验。
3.0.10 对选择的具代表性的不同类型、不同量级的典型洪水、频率洪水,进行洪水调度计算;分析不同调度方案的防洪减灾效果;在技术、经济比较的基础上,统筹考虑上下游、左右岸的防洪关系,确定合理的、具可操作性的洪水调度方案。
4 江河洪水调度 4.1 堤防工程防洪运用
4.1.1 江河发生洪水,如洪水位不超过堤防保证水位时,应利用堤防防洪,充分发挥河道的泄洪作用。
4.1.2 当预报控制站洪水位将可能达到保证水位,应扒开洲滩民垸堤防、行洪区阻水堤埝,利用其行洪、蓄洪。
4.1.3 若发生超设计标准的洪水或特大洪水,须依靠综合防洪体系防御洪水,必要时牺牲次要堤防,保障相对重要堤防的防洪安全。
4.2水库防洪调度
4.2.1 对有防洪任务的大、中型水库,应根据洪水及泥沙特性、下游防洪保护对象的防洪要求、水库防洪安全标准、水库工程状况、库区可能的淹没情况及洪水监测预报条件,根据批准的设计或审定的调度原则,制定水库的防洪调度方式。在保证水库自身防洪安全的前提下,充分发挥水库拦蓄洪水、削峰、错峰的作用。
4.2.2 对于规划为下游承担防洪任务的水库,可根据下游江河防洪控制点的防洪控制水位、安全泄量和区间洪水组成情况以及洪水监测、预报水平,结合水库本身的防洪要求,研究水库对下游进行补偿调节的防洪调度方式。
4.2.3 规划为下游承担防洪任务的水库应在汛期按防洪要求留足防洪库容;为兼顾发挥水库的供水、发电、灌溉等综合效益,可根据洪水的特性和水情测报系统的预见期,在不降低水库防洪要求的前提
下,制定汛期不同时期的分期汛限水位,并考虑后期洪水及气象预报,做好后汛期的蓄水。在各分期期间可规定过渡期,还可根据洪水预报的预见期和精度,确定汛期水位的上下浮动值及相应的条件。
4.2.4 由水库群共同承担江河中下游防洪任务时,应研究各水库和各区间洪水的地区组成,根据水库特性及综合利用要求等条件,确定各水库必须预留的防洪库容和防洪运用方式,以及防洪联合调度方式。
4.2.5 对多泥沙河流水库,其防洪调度方式应根据洪水的洪量、洪峰流量、沙量情况,综合考虑下游河道减淤和水库减淤情况,制定洪水调度措施。洪水调度要有利于水库防洪库容的长期保留。
4.2.6 对于达不到设计要求的水库、新建水库存在初期蓄水规定以及存在严重病险问题的水库,要降低运行水位。
4.3 蓄滞洪区调度运用
4.3.1 蓄滞洪区的调度运用方式,应根据蓄滞洪区在流域或区域防洪体系中的作用,结合区内安全设施建设情况,按防洪规划确定的运用原则和要求制定。对建有进洪闸、退洪闸控制的蓄滞洪区,应明确进洪闸、退洪闸调度规则;对无进、退洪设施,需临时扒口运用的蓄滞洪区,应明确扒口的地点、时机和扒口口门宽度。
4.3.2 启用蓄滞洪区分蓄洪水,必须制定切实可行的蓄滞洪区运用
预案。应考虑分洪准备时间,包括决策的时间、区内居民安全转移时间和分洪作业时间。对以转移为主的蓄滞洪区,应明确指挥机构、通信方式、转移路线、交通工具、灾民安置地点,估算救灾物资品种、数量等。
4.3.3 建有退洪闸的蓄滞洪区,退洪时应掌握有利的时机,错开洪峰。
4.3.4 多沙河流上蓄滞洪区的进、退洪闸门运用,应考虑闸门前后由于泥沙的淤堵而使进、退洪流量达不到设计要求的情况,并制定清淤措施。
4.4 防洪体系的防洪调度
4.4.1 防洪体系联合调度的基本原则是充分发挥各项防洪工程设施和防洪体系整体的防洪作用,确保重点,兼顾一般,将洪水灾害减少到最小限度。
4.4.2 进行流域或区域防洪体系联合调度,要合理处理蓄泄关系、上下游关系、左右岸关系、干支流关系,在不影响防洪安全的前提下,尽可能使防洪与兴利相结合,合理利用洪水资源。
4.4.3 要针对不同类型的洪水,研究各项防洪工程运用的次序、时机和运用方式。
4.4.4 流域或区域发生小洪水时,要充分发挥河道的泄洪能力;在确保防洪安全和不影响排涝的前提下,可根据气象和降雨预报,适时引蓄洪水,兼顾利用洪水资源。
4.4.5 当流域或区域发生相当于防御标准的洪水时,应充分发挥干支流河道和分洪道的泄洪能力,利用水库调蓄洪水,必要时启用蓄滞洪区蓄滞超额洪水。
4.4.6 当流域或区域发生超标准洪水(或特大洪水)时,应充分发挥各类防洪工程设施的泄洪、蓄滞洪作用,必要时采取运用规划保留蓄滞洪区、牺牲一般地区等方式分蓄洪水,保障重要防洪保护对象的防
洪安全。
4.4.7 标准以内的洪水调度和超标准洪水的调度,应统筹考虑。对
各类不同量级和地区组成的洪水,尤其是量级大、洪水组成对防洪不利的洪水,应深入研究。
4.4.8 反映江河洪水特性、防洪特点及遇不同类型、不同量级洪水的调度措施,编制江河洪水调度方案(编制目录见附录二)。
5 防凌调度
5.0.1 有冰凌洪水灾害的江河,在凌汛期间尤其是封河期和开河期,要利用水库和引水设施加强水量调度,编制防凌调度方案,避免凌汛灾害的发生,或将损失减到最低限度。防凌调度方案应按单独编制和批准考虑。
5.0.2 水库防凌调度分为大坝安全防凌调度、水库对库区上游河道防凌调度以及水库对下游河道防凌调度
(1)大坝安全防凌调度应根据设计来水、来冰过程,结合泄水建筑物的泄流规模,按满足大坝防凌安全的设计排凌水位排凌运用。
(2)水库对库区上游河道防凌调度应根据水库末端冰凌壅水影响程度,按满足水库上游河道防凌调度要求的设计库区防凌控制水位运用。
(3)水库对下游河道防凌调度应根据气象条件、上游来水情况以及下游河道凌情,按满足水库下游河道防凌调度要求的设计防凌水位运用,并结合凌汛期不同阶段下游河道冰下过流能力和防凌安全泄量控泄流量。凌汛期应实行全过程调节。
5.0.3 当有多个水库参与防凌调度时,应考虑水库群的联合防凌调度。
5.0.4当冰凌洪水位达到或超过江河设防水位时,应及时启用分洪道和蓄滞洪区,分蓄冰凌洪水,必要时宜牺牲局部地区,保障重点地区的防凌安全。
6 调度权限
6.0.1 长江、黄河、淮河、海河、松花江、辽河、珠江和太湖流域的洪水调度方案,由有关流域机构会同有关省、自治区、直辖市制定,报国家防汛总指挥部批准;由流域防汛指挥机构按经批准的方案实施,报国家防汛指挥机构备案。特别重要的防洪工程,由国
家防汛指挥机构负责调度。
6.0.2 跨省、自治区、直辖市的其他江河的洪水调度方案,由有关流域机构会同有关省、自治区、直辖市制定,报流域防汛指挥机构批准;由流域防汛指挥机构按经批准的方案实施,报国家防汛指挥机构备案。没有设立流域防汛指挥机构的,报国家防汛总指挥部批准,由国家防汛总指挥部或委托洪水主要来源的省、自治区、直辖市的防汛指挥机构按经批准的方案实施。
6.0.3 省级行政区域内的河流的洪水调度方案,由所在省级行政区域内相应级别的防汛指挥机构会同有关地方负责制定,报上一级防汛指挥机构批准,由省级行政区域内相应级别的防汛指挥机构负责实施调度。
6.0.4 城市洪水调度方案,由城市所在地负责制定,报上级或授权的机构批准,由城市所在地防汛指挥机构负责实施调度。
6.0.5 洪水调度方案经批准后,有关地方必须执行。修改洪水调度方案,应报经原批准机关批准。
附录一江河洪水调度计算方法 一、江河洪水调度计算方法分类
江河洪水调度计算方法可分为水文学法和水力学法两大类。水文学法要求有比较全面的洪水实测资料;水力学法所需资料较多,除必要的水文资料外,还需比较全面的河道与湖泊地形测量资料、河道断面测量资料等。水力学法与水文学法相比,水力学法对地形及断面测量资料的要求更高,但获得的计算结果更为详细,随着电子计算机技术的发展其运用范围日益广泛。
洪水调度计算可归结为求解水流运动方程和水流连续方程。 水文学方法根据对水流运动方程和水流连续方程的不同简化和处理,可分为出流与槽蓄关系法、马司京根法、连续平均法、有效值法、特征河长法、汇流曲线法等。
水力学方法可分为一维、二维水力学法,根据对水流运动方程和水流连续方程求解所采用的数值计算方法的不同又可分为有限差分、
有限体积、有限元和特征线法等。
具体采用何种洪水调度计算方法,需综合考虑应用需求、洪水调度区域的空间尺度、河流及湖泊特性、资料基础、工作成本等因素,合理确定。
同一区域所选择的洪水调度计算方法不是唯一的,需要视具体情况而定,有时甚至需要两种或几种方法结合。
二、水文学方法
江河洪水调度计算水文学法有多种,本导则选取计算较为复杂的出流与槽蓄关系法进行较为详细地说明,其它水文学法除运用的计算公式简化方法不同外,计算范围、计算时段、计算边界条件、技术路线等均可参照执行。
对于范围较大的流域或区域,为使计算结果能符合实际,通常将计算范围划分为若干个小范围。原则上,计算范围愈小,计算精度愈高,但限于资料条件及为减少工作量,通常是在主要支流入汇及分流口、重要防洪保护区有代表性的防洪控制断面等处分段。
江河洪水调度计算还应选取合适的计算时段△t 。计算时段的选取与河段的划分密切相关,一般要求除满足过程线在△t 时段内能用直线来近似表达的条件,还应考虑使△t 接近或等于洪水流经该河段的时间。
江河洪水调度防洪计算起始条件和边界条件的选取对计算结果会有一定的影响。起始条件为计算开始时计算范围内沿程各计算点的水位与流量瞬时值。上边界条件通常是采用计算河段起始断面的流量过程,下边界条件与采用的计算方程、应用需求、资料条件有关,可以采用计算河段末断面的水位与流量的函数关系或水位过程。
出流与槽蓄关系法根据水量平衡原理,有连续方程表达式: 式中:I 1、I 2——时段初、时段末的总入流
O 1、O 2——时段初、时段末的总出流 t V O t
V O I I ?+=?+?+2 2112122
V1、V2——时段初、时段末的槽蓄
在运用出流与槽蓄关系法进行江河洪水调度防洪计算前,首先应依据实测的水文、地形资料点绘河段的工作曲线,包括:各出流控制断面流量(或水位)与槽蓄相关线,即O(或Z)~f(V/△t)相关线;出流控制站水位与流量相关线,即Z~O相关线等工作曲线。这些工作曲线的率定需要大量实测的水文、地形资料,工作曲线拟定的准确与否将直接影响洪水调度的计算结果。因此,在江河洪水调度的防洪计算水文学方法中,工作曲线的率定十分重要。
计算应从上游至下游分段求解。进行分段求解时,对每一河段,I1、I2、O1是已知量,假设时段末出流O2′,根据点绘的O(或Z)~f(V/△t)相关线、Z~O相关线等工作曲线,采用迭代方法求解方程,可得该河段出流控制站逐时段水位、流量值。
如果计算河段控制站水位流量关系受下游河段水位影响较小,可将计算河段出流控制站所得水文要素代入下游河段,作为下游河段的入流条件进行下游河段的求解。如果计算河段控制站水位流量关系受下游河段水位影响较大,在计算本河段出流时,首先要假设同时刻下游控制站水位,因而在计算过程中,需上下游河段依次迭代求解。
如果计算河段水面比降平缓,江湖串通,支流众多,河段出流O 必须考虑下游支流顶托、负顶托(分洪)的影响。
模型建立后,应采用计算范围内实测洪水资料进行率定和检验。经过一场或二场洪水率定的模型,用另一场洪水检验,其误差在允许范围以内,模型才可运用于洪水调度。
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