三峡水库汛末蓄水时间与目标决策研究

针对三峡水库运行中存在的防洪、发电与航运之间的矛盾,研究了汛末不同蓄水方案下,三峡水库的防洪风险、发电以及上下游航运效益的变化情况;通过寻求水库防洪、发电及航运之间的相互关系,建立水库水沙联合调度模型,对三峡水库汛末蓄水时间和方式进行了多目标决策;应用加权均衡规划排序模型对非劣方案进行评价,给出了三峡水库汛末蓄水运行的最佳方案,为三峡工程正式建成后制定合理的调度运用方案提供科学依据。     

考虑水文预报误差的三峡水库防洪调度图

分析三峡水库入库流量短期预报结果,采用非参数方法估算预报相对误差的概率密度函数。以防洪为目标,同时兼顾发电、通航等要求,建立了防洪调度模型,采用差分进化算法求解,得到了汛期防洪优化调度图。通过比较不考虑预报、现有预报方案、准确预报3种情况的调度结果,分析了水文预报误差对防洪调度的影响。结果表明,无论考虑预报与否,与现有设计方案相比,汛期防洪优化调度图的发电量都增加,弃水减少,削峰率有所提高;而考虑预报信息有助于调控洪水,提高预报精度有助于增加水库抵御大洪水风险的能力;基于模拟现行作业预报方案,汛期防洪优化调度图比设计调度方案发电量增加5.3%,弃水减少5.9%,削峰率提高1.7个百分点,防御1000年一遇设计洪水的能力大大提高。     

基于来水保证率的三峡水库蓄水调度图研究

提出基于保证率的三峡水库来水和下游需水计算方法;以旬为时间尺度,构建对蓄水不利的来水和下游需水的组合情景,得到基于来水保证率的三峡水库分阶段蓄水调度图。该调度图可充分考虑上下游防洪要求,基于不同来水和下游需水情景的保证率水平,并可结合中期水文气象预报应用实施,在调度实践中适度承担风险,兼顾综合效益发挥,具有可操作性和实用价值。     

水库防洪等蓄量优化调度模型及应用

等蓄量法是中国水库防洪规划与实时调度中常用的调度方式,其3个参数（等蓄流量、起蓄流量和等蓄历时）一直采用试算方法推求。以等蓄流量为输入参数,引入蓄放水0~1状态变量,定义了逐时段水库蓄水量之和最小的线性目标函数,并设置蓄水状态连续性约束解决等蓄历时的推求,建立了水库防洪等蓄量优化调度的0~1整数线性规划模型（RFEV-ILP）。通过亭子口水库应用表明,该模型算法稳定,与理想补偿调度方式计算的防洪库容相差不足1%。该优化模型不仅可以推求防洪库容、起蓄流量及等蓄历时与等蓄流量之间的数值关系,而且能较好地揭示防洪风险与等蓄流量之间的关系、防洪控制点距离水库的远近对等蓄流量可选范围及相应采取防洪策略的影响。     

基于防洪库容总量控制的雅砻江下游梯级水库蓄水策略研究

根据长江防御洪水方案对雅砻江梯级水库的防洪库容预留要求,分析了预留防洪库容对梯级电站蓄水发电的影响。结合雅砻江水电开发的特点,提出了梯级水库防洪库容总量控制的解决思路,建立了基于防洪库容总量控制的蓄水期发电量最大模型,计算分析了9种不同来水情景的梯级水库优化蓄水方案,并给出了梯级水库总体优化蓄水策略。对该类问题研究具有一定借鉴意义。     

岳城水库汛期洪水资源化分析研究

在对岳城水库的常规防洪调度方案进行分析的基础上,研究了水库进行防洪预报调度的可行性,利用模糊集分析法计算了水库汛期经验隶属度值,对汛限水位进行了动态分析计算,拟定了基于防洪预报调度的洪水调度优化方案,利用防洪预报和常规水位双重约束条件,规避了由于防洪预报误差带来的风险.经过计算与分析,岳城水库防洪预报调度优化方案不但可以在一定程度上提高防洪标准,而且随汛限水位的提高,有效增加了兴利库容.     

长江中下游江湖蓄泄关系实时评估数值模拟

以长江中下游防洪系统为对象,将面向长江中下游防洪规划论证需求的水沙数学模型转化为面向长江防洪系统防汛方案评估需求的长江中下游蓄泄关系实时评估数学模型.为适应实时蓄泄评估快速、准确的要求,提出了基于水动力学的循环滚动计算模式、实时校正模式和实时防洪调度的试验机制.实现了水文学实时校正方法与水动力学数学模型的耦合,建立了基于水动力学的实时校正模式.为了满足长江中下游江湖蓄泄关系实时评价的需求,探讨了洪水模拟与分蓄洪调度模式的耦合.通过长江中下游防汛期间的试运行,较好地解决了防洪措施蓄泄关系评估和工程优化调控模式等关键难题,为防洪规划方案的制定和实时洪水调度方案优化提供了定量的依据,主要成果已应用于长江中下游防洪规划和防汛调度方案中.     

水库蓄水对库底沉降影响的数值分析

抽水蓄能电站常采用沥青混凝土进行库底防渗护面处理,过快的蓄水速率和过大的蓄水水头可能导致库底护面开裂。以某抽水蓄能电站的上水库为例,用考虑Biot固结理论的平面有限元法,在依据沉降观测点实测资料优化确定地基土模型参数的基础上,分析了水库蓄水速率和蓄水水头对库底沉降量、沉降率及库底沥青混凝土应变率的影响。结果表明,蓄水速率对地基的最终沉降值影响不明显,而在蓄高水位历时内,地基的沉降增量和最大沉降率均与蓄水速率和蓄水水头有很好的相关性,沥青混凝土的最大应变率仅与蓄水速率相关。     

长江流域洪水分期规律对水库优化蓄水运用方式的科学支撑作用

针对长江流域大型水利工程汛末防洪和蓄水间的矛盾,根据流域汛期洪水资料和环流形势等天气资料,分析了流域洪水与西太平洋副热带高压位置间的关系,在此基础上采用数理统计等方法分析了汛期洪水的分期特性,并重点分析了三峡和瀑布沟水库汛期洪水的分期特点。分析表明,三峡和瀑布沟汛期洪水存在较为明显主汛与后汛之分,分期时间在8月20日左右。分析结果为三峡和瀑布沟水库分析分期设计洪水、优化汛末蓄水调度方式等提供了良好的科学支撑。     

动态汛限水位研究及在沭河青峰岭水库的应用

动态汛限水位控制是指水库在汛期,根据实时雨、水、墒情,利用暴雨、洪水预报成果,在不降低水库防洪标准,确保水库、上下游地区防洪安全的前提下,按照水库动态汛限水位控制方案确定的控制范围对汛限水位进行浮动的调度过程.结合防汛指挥系统建设,采取动态汛限水位,在保证安全的前提下尽可能多蓄水充分利用雨洪资源、发挥防洪与兴利的最佳结合效益.     

水库防洪优化调度的恒定出流模型及应用

现行水库洪水优化调度数学模型存在泄流闸门开度不断调整及时段间流量突变的问题。针对这些问题,将水库防洪优化调度数学模型分为时段内出库流量线性变化的瞬时出流模型和时段内出流不变的恒定出流模型。对于1个水库和1个防洪控制点所组成的基本防洪系统,应用矩形入流条件的河道洪水演进方法,以时段内恒定的出库流量为决策变量,构建水库防洪优化补偿调度数学模型。实例计算结果表明:恒定出流模型比瞬时出流模型占用的防洪库容减小0.05%~0.18%、最大下泄流量有增有减,即恒定出流模型既不劣于瞬时出流模型,也能很好地解决瞬时出流模型存在的问题。同时,实例揭示的水库二次补偿调节比等蓄量调度方式减小防洪库容10.6%,为确定水库的防洪库容提供了新的方法。     

三峡水库动态汛限水位洪水调度风险指标及综合评价模型研究

汛限水位是综合利用水库运行和调度的重要参数之一,也是协调防洪和兴利矛盾的焦点所在。现行的汛限水位过多地考虑了小概率洪水事件,不能充分挖掘水库汛期的兴利效益,因此,采用动态汛限水位进行调度,对综合利用水库的运行具有重要的理论意义和实用价值。根据三峡水库围堰发电期的调度规程,建立预报预泄调度模型,采用宜昌站1882-2001年汛期实测日流量资料,实现了考虑预报信息的动态汛限水位洪水调度模拟;提出了多目标风险指标体系;计算了9种动态汛限水位方案下的风险指标值,通过综合评价模型对各方案进行比较和优选,得到了相对合理的动态汛限水位方案。     

水库蓄水对库岸滑坡的影响研究

水库蓄水将显著改变库岸的水文地质条件,进而影响滑坡的稳定状态。以鄂西南某水库为例,阐述了库水位对滑坡稳定性影响的一般规律,并采用剩余推力法计算分析了滑带土抗剪参数、库水位变化和地下水疏干系数对库岸滑坡的影响。在此基础上,对蓄水后库岸滑坡的变形模式进行了模拟分析。研究表明,水库蓄水不仅使滑坡稳定性发生变化,滑坡的变形模式也将由推移式转变为牵引式。     

复杂防洪系统联合优化调度模型

建立以水库群系统安全度最大、行蓄洪区系统损失最小为目标函数,将河道堤防安全行洪考虑为约束条件的复杂防洪系统多目标递阶优化调度模型(MoHOOM),以行蓄洪区总分洪流量为协调变量,将河道水流连续方程解耦,基于大系统分解协调法建立协调层和基于粒子群算法求解底层子系统优化问题,形成三级递阶分解协调结构和相应求解方法。以淮河中游防洪系统为背景进行了实例研究,给出了水库群泄流和行蓄洪区分洪最优方案,在相同初始计算条件下,优化模型结果比实际调度降低了鲇鱼山和梅山水库0.37和0.01的安全度指标,减小下游蒋家集和润河集河段超过安全泄量以上100 m3/s和720 m3/s的洪峰流量,启用南润段行洪区致损1 256.1万元;比规则调度降低了鲇鱼山和梅山水库0.24和0.21的安全度指标,减小下游蒋家集河段超过安全泄量以上750 m3/s的洪峰流量,避免南润段行洪区损失341.6万元。模型有利于挖掘上游水库群的防洪能力,在保障河道堤防安全行洪条件下,减少下游不必要的行蓄洪区分洪损失,以系统全局寻优方式进行复杂防洪系统联合调度。     

丹巴县莫洛村滑坡的地质成因与稳定评价

莫洛村滑坡位于大渡河左岸猴子岩水库库尾的梭坡堆积体前缘,是丹巴县古碉的集中分布区之一。由于古碉群独特的历史、人文和旅游价值,其稳定性不论是对古碉群保护,还是对水库蓄水位选择均十分重要。在简介滑坡区域地质环境的基础上,基于地质勘察和现场调查资料,分析了堆积体与滑坡地质成因与稳定现状,同时采用三维强度折减法和二维极限平衡法预测了不同蓄水位与水库运行方案对其稳定性的影响。结果表明：梭坡堆积体是冰川作用形成的;莫洛村滑坡是堆积体前缘近3 300年来蠕变和局部解体形成的,总方量约为4 000×104 m3;导致滑坡变形的原因是1983年后向坡体引水,坡体地下水位抬升;现状下滑坡的二维极限平衡法和三维强度折减法安全系数分别为1.048和1.07,处于临界稳定状态;不论是1 842 m还是1 852 m水位方案,水库蓄水与运行对滑坡稳定的影响均很小;排水是维持滑坡稳定和保护古碉的最有效措施。     

水库汛限水位动态控制的实现途径

水库汛限水位动态控制是洪水资源利用的主要方式之一,提高水库洪水预报精度和延长有效预见期是实现水库汛限水位动态控制的关键所在。针对水库实时防洪调度的特点和流程,概述了新一代天气雷达、气象卫星及相关应用系统的技术进展,评价了这一技术进展在水库实时防洪调度中的重要作用,据此提出了综合应用新技术改进水库洪水预报、洪水量级判断和蓄水时机选择的技术途径。在此基础上,以海河流域潘家口水库为例,综合论证了水库汛限水位的动态控制范围,提出了汛期蓄水的控制策略与调控方法。     

Risk decision-making model for reservoir floodwater resources utilization

Floodwater resources utilization (FRU) can alleviate the shortage of water resources, but there are risks. To safely and efficiently utilize the floodwater resources, it is necessary to study the risk of reservoir FRU. In this paper, the risk rate of exceeding the design flood water level and the risk rate of exceeding safety discharge are estimated. Based on the principle of the minimum risk and the maximum benefit of FRU, a multi-objective risk decision-making model for FRU is constructed. Probability theory and mathematical statistics method is selected to calculate the risk rate; C–D production function method and emergy analysis method is selected to calculate the risk benefit; the risk loss is related to flood inundation area and unit area loss; the multi-objective decision-making problem of the model is solved by the constraint method. Taking the Shilianghe reservoir in Jiangsu province as an example, the optimal equilibrium solution of FRU of the Shilianghe reservoir is found using the risk decision-making model, and the validity and applicability of the model are verified.