辽河干流橡胶坝联合调度方案编制方法

辽河是我国七大江河之一，发源于河北省七老图山脉的光头山，蜿蜒流经河北、内蒙古、吉林和辽宁4省区，在辽宁省盘山市注入渤海。辽河全长1 345 km，流域面积约21.96万km2。辽河是我国典型的北方河流，降水量和径流量年内分布极不均匀，辽河中下游地区也是资源性缺水区域，其水资源量不能满足该流域的经济社会发展需求。近年来，由于辽河流域降水量偏少，遭遇持续干旱，径流量明显减少，出现了辽河干流来水连续偏枯，不仅给沿岸群众的生产、生活带来一定的困难，也威胁到流域的生态环境。由于维护河道内生物繁衍和滩地内植被生长的生态水面严重不足，河道内的生态环境得不到修复和改善，河滩，植被较少，水土流失，土壤沙化严重。同时，由于河水偏枯，也导致水质污染严重。

为了改善辽河干流河道生态环境，加快辽河干流河道生态工程建设就显得非常必要。根据辽河干流河道生态建设实施方案，近年来在辽河干流福德店至河口之间重点段主河槽内建有调控功能的11座拦河橡胶坝（图1），这些橡胶坝不仅改善了辽河干流的生态环境，而且还打造了水面景观，美化了环境，同时为枯水期引水灌溉提供了保障。

1橡胶坝调度方案制定中存在的问题

由于橡胶坝特殊的坝体结构，导致在制定调度方案方面存在诸多困难[1-3]，主要体现在安全泄量限制、调度不灵活、精确控制难等方面。

1.1安全泄量有限

由于橡胶坝特殊的柔性坝体结构，为了有效避免坝体出现共振和“V”型流问题，根据橡胶坝设计规范要求，在充坝状态下坝上水面不允许超过设计的安全高度（一般为0.5 m），否则必须坍坝运行，这就造成坝体在充坝运行过程中的泄量有限，一般应联合运用调节闸才能保证橡胶坝生态效益的充分发挥。

1.2调度不灵活

橡胶坝的充坝和坍坝需要通过向坝袋内冲、排水（气）的方式来实现，充坝、坍坝的时间较长，因此在调度方面需要有足够的提前量，以保证调度目标的实现，不适合应对突发洪水等非常调度状态。

1.3难以实现精确控制

由于橡胶坝特殊的坝体结构，导致其坝体高度易受外界因素影响，如外水压力、内水压力、水温、气温等，利用橡胶坝实现精确过流在实际运行中基本无法实现。

2联合调度方案编制方法

实现橡胶坝调度存在的限制和制约因素较多，实现多级橡胶坝联合调度更是需要考虑多种因素的影响，制作联合调度工作具有一定的复杂性。此次需编制联合调度方案的11座橡胶坝，均未配建调节闸，橡胶坝的设计标准较低，且全部建设在辽河干流上，因此对调度工作的要求较高。

2.1橡胶坝调度参数的制定

橡胶坝调度参数的制定包括：11座橡胶坝单孔、组合状态下的过流曲线的绘制和后期率定；11座橡胶坝充坝和坍坝时间特性的分析与率定；11座橡胶坝区间“水位—水量—水面面积”关系曲线的计算分析与率定；11座橡胶坝区间流量传播时间的分析和率定；11座橡胶坝区间水平恒分析和率定。

2.2橡胶坝调度方案的编制

调度方案的编制包括：11座橡胶坝使用调度模型的制作（采用蓄率中线法）；11座橡胶坝调度允许时间的分析和特性曲线的绘制；常规运行状态下11座橡胶坝联合调度方案的编制；超标准状态下11座橡胶坝的调度方案；突发应急状态下11座橡胶坝相应的应急预案编制。

2.3工作方法

若实现上述的联合调度方案编制工作，需要大量的橡胶坝和区间特性资料，开展全面的专业分析工作，并且需进行一定时间的率定工作，在时间、资金方面存在较大的压力[4-5]，因此建议采用“总体优化设计、分期分步实施”的方式开展编制工作。现计划将整体工作分为2期完成。第1期各橡胶坝之间采用流量控制。建立各坝充坝溢流、单孔坍坝和多孔坍坝溢流“水位—泄量”关系曲线；建立各坝间流量传播时间关系曲线。根据上游流量的大小及传播时间决定下游坝应采取的运行方案。第2期根据辽河大断面资料计算辽河干流橡胶坝各区段的蓄水量。根据各区段特性参数制作各区段“水位—面积”、“水位—容积”、区段出口不同调度模式的泄流曲线等，用水量平衡原理采取预蓄预泄进行调控。

3建议

3.1工程措施

一是目前辽河干流11座橡胶坝均未设调节闸，建议在橡胶坝的某一端增设调节闸；二是辽河干流11座橡胶坝分别建在法库、铁岭、新民、辽中、台安等地区，各坝相距较远，应建立统一的调度指挥中心，各坝为分中心，指挥中心根据上游来水情况沟通调控各分中心橡胶坝的运行。

3.2非工程措施

一是建立辽河流域洪水预报方案，掌握各区间来水情况，可采用辽河流域现有水文站洪水预报方案；二是建立辽河调度中心雨水情、工情计算机模拟支持系统；三是各分中心建立橡胶坝自动化操控平台，调度中心和分中心通过计算机网络，采用视频监控随时掌握各橡胶坝的运行情况。

4参考文献

[1] 高本虎.国内外橡胶坝发展概况和展望[J].水利水电技术，2002，33（10）：5-8.

[2] 赖寿雄，王汉夫.橡胶坝在新江水利枢纽工程的应用与施工建设[J].广东水利水电，2003（4）：53-55，58.

[3] 刘亚凤.橡胶坝在水利工程中的应用[J].水利科技与经济，2005，11（1）：53，55.

[4] 周政民.武烈河橡胶坝群汛期调度方案研究[J].水科学与工程技术，2011（5）：4-6.

[5] 赵炜东.清水河橡胶坝群汛期调度运用方案探讨[J].河北水利，2010（S1）：30.