基于典型入库径流的水库供水预警研究——以温岭市湖漫水库为例

针对以水库为主水源的区域,为避免因干旱灾害在不知情或准备不足时发生,开展了水库供水预警研究。在明确了水库供水预警含义的基础上,选取蓄水量为预警指标,将水库预警线划分为2个等级、3个时期,并提出了基于典型入库径流量及过程的预警线确定方法。以温岭市城区的主要水源—湖漫水库为例,在确定预警期基础上,划定了水库分级分期预警线,以便更好地指导干旱期湖漫水库供水运行管理,使温岭市城区社会经济不受干旱影响,确保平稳有序度过不同程度的干旱期。     

水库群供水调度预警系统研究及应用

针对水库供水调度的实时性和不确定性,通过分析入库径流超越机率,以缺水率最小为目标函数,建立水库群供水调度模型,并应用基于免疫进化的蚁群算法对模型进行求解,绘制水库群供水调度操作规线;应用模糊数学、信息熵等原理,确定现状水库供水指标D、未来供水水情指标S以及水库供水预警指标和应变措施,建立了水库群供水调度预警系统。实例计算表明,本文建立的水库供水预警系统能够合理、有效地为调度操作人员提供正确、及时的决策。     

浙江省城市供水预警指标研究

针对以水库为供水水源的城市,提出水库供水预警库容作为城市供水预警指标,并提出指标的计算公式和方法。以舟山本岛供水区域为例,计算城市供水预警指标,与实际预警发布情况进行对比分析,结果表明该指标可大大提高城市供水预警的预见性和科学性。     

供水水库群蓄供水次序与调度图双层优化研究

水库群供水规则中蓄供水次序与调度图彼此影响,如何实现二者联合优化是供水调度的难点。为此,提出了供水水库群蓄供水次序与调度图双层优化方法。首先合理拟定不同蓄供水次序,其次求解各次序对应最优调度图,最后通过模拟调度比选最佳蓄供水次序与调度图组合。应用该方法对宝鸡峡灌区六库混联供水系统开展了实例研究。结果表明,若上游水库先蓄水且先供水或下游水库先蓄水且先供水均会增大灌区缺水率、降低供水空间公平性,最优蓄供水次序为上游水库先蓄水、下游水库先供水。较现状调度方案,采用最优蓄供水次序及对应调度图组合可有效缓解灌区缺水状况,缩小分区供水效益的差异。本方法为水库群蓄供水次序与调度图联合优化提供了可行途径。     

并联供水水库联合调度规则最优性条件研究Ⅰ:理论分析

水库群联合调度规则最优性条件是科学制定水库群联合调度策略的理论基础,也是确定水库群蓄放水次序的重要依据。先确定水库群系统总供水量进而优化其在各个水库中的供水任务分配是水库群联合调度中最常见的做法,因而由总供水量确定规则和供水任务分配规则(蓄水量空间分布规则)构成的水库群联合调度规则也是最常见的调度规则。本文以并联水库群系统中这类调度规则为研究对象,采用库恩-塔克条件(K-T条件),给出了这类常用调度规则的最优性条件及其对应的时段可利用水量阈值范围,提出了水库蓄放水优先次序的划分标准。研究结果表明:由总供水量确定规则和蓄水量空间分布规则构成的水库群联合调度规则适用条件较差,而且仅当水库群系统中每个水库可利用水量与系统总可利用水量始终维持在给定的阈值范围内时,并联系统调度运行的最优性才能得到保障。     

基于调度规则的水库群供水能力与风险分析

鉴于水库群供水风险指标体系的复杂结构和层次特征,本文采用层次分析法确定不同用水户各风险指标的权重,以供水风险最小为目标函数,构建水库群供水优化调度模型,提出了探讨水库群供水能力与风险分析的一般框架。即主要由以下4部分构成：（1）来水、用水资料的随机模拟生成;（2）水库群供水风险综合评价指标的计算;（3）聚合水库调度图与共同供水任务分配过程的优化;（4）共同供水任务分配规则的拟定。通过调整主要用水户的需水额度,分析水库群供水量与供水风险之间的关系,确定允许风险范围内的水库群供水能力。以中国北方某并联供水水库群为例,对调度规则控制下水库群供水能力与相应风险进行了分析,验证了所提框架的可行性与合理性。     

基于模拟-优化模式的供水水库群联合调度规则研究

提出了基于模拟-优化模式的混联供水水库群联合优化调度规则求解框架。首先,通过构建虚拟聚合水库,编制联合调度图,以做出水库群对各用水户的供水方案;其次,通过优化成员水库供水任务分配因子,并结合供水水库群常规调度规则,实现共同供水任务在水库间的优化分配。采用改进粒子群算法 （NSPSO） 对观音阁-葠窝-汤河水库群联合供水调度模型决策变量 （联合调度图调度线位置和成员水库供水任务分配因子） 进行多目标优化,分析联合供水调度过程中目标之间的竞争关系,检验联合调度规则的合理性与有效性以及NSPSO算法的优化效率。     

沭水东调工程跨流域水库群联合供水研究

在分析日照市沭水东调工程特点的基础上,以城市供水量最大、水库弃水量最小为目标建立了多目标跨流域水库群联合供水调度模型。同时,将遗传算法嵌套于长系列变动时历法中,对工程涉及的沭河流域青峰岭、小仕阳、峤山水库以及傅疃河流域日照水库进行联合供水调算,探讨沭河流域各水库的可调限制库容和日照水库需水动态限制库容等调水指标。结果表明,水库群联合供水较各水库单独供水可增加利用沭河水量939万m3,反映了水库群联合调度有助于充分挖掘沭河流域各水库的供水潜力,对解决日照市区供水缺口十分有利。     

基于供水次序和供水区间约束的水库群实时联合调度

实际生产中的水库群实时联合供水调度,存在供水水库的选择及供水水量分配等问题。从实用性角度出发,提出基于供水次序和供水区间约束的水库群实时联合调度方法,并以宁波市象山县中型水库群为例进行应用研究。结果表明,该方法可操作性高,并可获得较好的调度成果,充分发挥了水库群的综合效益。     

水库群联合供水方案模拟优化研究

对于由两个或两个以上水库构成的供水系统,将水库群等效为一个聚合水库,建立联合调度供水模式。通过制定合理的供水调度原则,采用优化水库调度图,根据各库实时可供水量实现供水任务合理分配,模拟水库群联合调度供水过程,得到最优供水方案。将该供水方案应用于某市水库群供水调度中,结果表明:各用水户的供水保证率均高于设计保证率,水库群基本满足该地区的用水需求,验证了所提出的水库群联合调度供水方案的可行性与优越性。     

基于物联网的水库供水模拟与实时预警系统研究

水库供水预警对水资源的综合利用以及可持续发展具有重要的理论意义和实用价值。锦绣川水库作为济南市南部山区重要的饮用水源地,其供水预警系统建立显得尤为重要。以锦绣川水库为研究对象,利用先进的物联网技术,建立了监测和服务平台。并选用MIKE11 HD河道模拟软件对不同工况下的供、用水过程进行仿真模拟。通过分析河道水位流量变化规律,结合水库实际情况和物联网平台功能,建立了有效的供水预警系统,为水库水资源合理利用及优化调度提供支撑。     

水库土质堆积体岸坡动态变形监测预警

针对采用传统工程类比方法获得的单一静态变形监测预警指标无法表达岸坡在库水位变化过程中动态变形特征的问题,以土质堆积体岸坡为研究对象,考虑库水位变化引起岸坡岩土体的流固耦合作用,提出了一种动态反映库水位变化条件下岸坡变形特征的监测预警方法。结合工程实例,对三峡库区泄滩污水处理厂土质堆积体岸坡在不同库水位变化阶段的变形监测预警指标及其大小进行确定,并对其在库水位变化过程中的安全状态进行了动态判别,通过该岸坡现场变形监测与所提方法预警结果对比,证实了该方法的有效性和可行性。      

面向双保证率的水库供水能力优化计算方法研究

随着城市化进程的推进和生态文明理念的深入,水库供水任务日趋复杂,涵盖城镇供水、农业灌溉、生态保障多类目标,分析水库多目标供水能力对于工程的功能调整等决策十分必要。本文综合考虑水库供水目标的竞争性与保证率差异性,提出面向双保证率的水库供水能力双层优化计算方法,通过调度线控制和城镇供水能力区间迭代实现满足不同保证率的多目标供水能力计算。外层基于粒子群算法以城镇供水能力最大为目标对水库调度线进行优化,协调不同用户的供水关系;内层在给定规则下通过迭代计算满足双保证率要求的城镇供水能力。通过内外层嵌套计算实现对水库调度规则和供水能力的同步优化。以三亚市赤田水库为实例进行研究,在城镇供水保证率为95%、农业灌溉保证率为90%时,通过优化调度规则得出水库总供水能力为9400万m~3。设置不同农业保证率和农业需水情景作分析对比,二者均对城镇供水能力有影响,总供水能力随农业保证率降低而提高。分析表明,双层优化计算方法可以实现对调度线的优化,得出满足城镇、农业双保证率要求的供水能力,且计算方法收敛稳定性较高,优化生成的调度线年内分布合理,可为水库多目标供水能力的计算和相关决策提供参考。     

基于小概率法的大坝多源监测预警阈值研究

针对大坝预警指标阈值确定方法不完善、监控指标指导作用不强等问题,本文基于霍尔三维结构,系统阐述了大坝预警理论,构建了预警指标体系。通过将大坝监测数据正态分布计算转换成查询柯尔莫哥洛夫分布表,提出了基于小概率法的大坝多源监测预警阈值拟定方法。结合某水库观测数据,拟定该大坝表面沉降及渗流量的预警阈值,分析结果表明,该方法能够有效评估监测指标与历年来抵御不利工况的能力,更好的反映大坝运行状况,极大地提高了监测信息的预警价值。     

大型灌区骨干水库分期旱限水位研究

水库作为常见的重要水利工程设施,在区域水资源承载力水量、水质、水生态和水流更新等要素调控中具有举足轻重的地位和作用,在降水径流减少的枯水季节显得尤其重要。旱限水位是水库在低水位调度运行的控制性特征水位,其合理设置与科学运用对区域水资源高效利用意义重大。为此以淠史杭灌区梅山水库的来水特性和用户需水特性为基础,首先采用Hausdorff维数分形方法划分了梅山水库入库径流干旱预警时段,进而通过不同水平年各预警期内来水、供水调节计算了初始旱限水位:旱警水位和旱枯水位,并以水库灌区水资源系统长系列模拟模型及优化模型为依托,优化确定了梅山水库不同预警期的旱限水位,最后分别从水库运行、灌区灌溉、生产生活供水、生态用水以及水力发电等多角度评估了旱限水位的合理性,为水利部门指导水库灌区抗旱运行,制订相应抗旱预案提供技术参考。     

基于突变理论的泉州市水资源安全预警

从水资源安全预警的内涵和原则出发,结合水资源复合系统的分析,以警情指标为对象,警源指标为依据,警兆指标为主体构建水资源安全预警指标体系,并划定各指标的警界。基于突变理论的突变级数法,首先对评价指标进行多层次分解,利用突变理论同模糊数学相结合产生突变模糊隶属函数,由归一公式进行综合量化运算,求出总的隶属函数来完成评价。以泉州市为例建立水资源安全预警指标及警界,确定各警度之间的阈值。搜集2000年-2008年的指标数据,运用BP神经网络预测2009年-2013年的预警指标值,根据突变级数法计算得到2000年-2013年的突变级数值,与预警阈值比较来预测警度,从时间尺度上掌握泉州市水资源安全状况的变化趋势。     

基于极端降水概率分布的山洪灾害预警指标估算模型研究

针对山洪灾害预警指标确定方法中产汇流机制复杂,多参数不确定性影响因素较大的问题,依据极端降水与山洪灾害内在响应联系,提出以GPD分布为基础耦合小流域内自然因素和人为因素,构建基于极端降水概率分布的山洪灾害预警指标估算模型。选取裴河小流域夏湾组为研究对象,采用时段特征雨量检验法和水位流量反推法与模型计算结果进行对比分析。结果表明:该模型简化预警指标确定过程,合理推求山洪灾害预警指标范围,削弱多参数不确定性影响,计算结果安全可靠,适用于山洪灾害预警预报。基于极端降水概率分布的山洪灾害预警指标估算模型完善预警指标计算理论体系,为山洪灾害预警预报提供技术支撑和经验参考。     

基于风险管理的混凝土坝变形预警指标拟定研究

在混凝土坝风险理论和结构计算拟定变形指标方法基础上,研究建立基于风险管理的变形预警指标拟定方法,使得拟定的预警指标不仅满足工程安全需要,同时体现大坝风险的要求。首先根据混凝土坝工程安全运行与下游经济社会发展要求,确立大坝的风险等级标准;其次分析研究相应风险等级标准条件下,混凝土坝的破坏路径与模式;以混凝土坝溃决模式与坝体结构特性转异为纽带,借助专家经验,设置结构计算的荷载条件与约束标准,再采用有限元计算获得相应的变形预警指标值,进而建立了基于风险管理的混凝土坝变形预警指标拟定方法。以某水电站工程为案例,拟定了该水电站低风险运行的变形预警指标值,验证了该方法是切实可行的。     

耦合河道防汛预警机制的水电站调峰运行模型

为缓解水电站调峰运行中未能充分保障下游河道防汛安全的难题,以发电计划为指导,构建了以协调系数为处理方式的耦合河道防汛预警机制的水电站调峰运行模型,并提出了相应求解算法。将所建模型应用于某水电站典型日调峰运行中,获取了不同调度策略的河道预警次数、弃水流量变幅总和、出库流量变幅总和3项指标数值。结果表明:协调系数影响着模型计算结果,以指标重要性排序法获取的河道预警次数有所减少,水库闸门运行压力有所缓解,可为水库调度安全管理工作提供技术支撑。