基于引水限制调度线的并联水库系统供水优化算法及应用

以实现梯级水库群或者水源连通工程水量补偿式调节为目标,针对并联水库的联合供水特征,采用引水限制调度线控制引水水库可引水量,引入粒子群算法构建了并联水库优化调度模型。通过优化引水调度线提出可以改进并联水库系统的调度规则和调度方法,将优化和常规调度有机结合,并根据并联水库系统实际运行条件设置模型的目标函数、约束条件和参数设置方法。以X市S水库和L水库组成的并联水库系统为实例,采用该模型进行优化模拟。结果表明:并联水库系统经优化年均弃水量比两库单独供水的弃水量减少5 496万m~3,末库容比两库单独供水时提高203万m~3。在95%供水保证率时,并联水库系统供水系统的年供水能力比双库单独供水能力之和提高了5 556万m~3。优化形成的引水限制调度线分布形态合理,并联供水系统经过优化大幅度提高了水库系统的供水能力,证明了基于引水限制调度线的并联水库系统供水优化算法的可行性,该方法对并联水库联合调度具有重要参考价值。     

跨流域供水水库群联合调度规则研究

针对跨流域供水水库群联合调度存在的主从递阶结构,提出了调水规则和供水规则相结合的跨流域供水水库群联合调度规则。其中,调水规则由一组基于各水库蓄水量的调水控制线表示,根据其间的相对位置关系,决定是否调水,调水量如何分配等;供水规则由各库供水调度图表示,对应于不同用水户的限制供水线将水库的兴利库容分为若干调度区。建立了适合于主从递阶结构的水库群联合调度二层规划模型,采用并行种群混合进化的粒子群算法对模型进行求解。中国北方某大型跨流域调水工程的实例研究证明了模型的合理性和有效性。     

含支线调蓄的调水系统水库群联合调度

针对调水工程与其支线调蓄工程所面临的复杂水库群联合调度问题,以陕西省引汉济渭调水工程及其支线调蓄工程焦岩水库、玉带河水库构成的联合调度系统为工程实例,运用拓扑概化方式揭示了各水源之间的水利－水量联系,并由此构建了联合调度模型,采用协同粒子群算法求解了10 a长系列调度,提出了单一水库多目标供水方案,解析了耦合系统补给调水效果。结果表明：支线调蓄工程能够在均衡多目标供水效益的基础上,通过耦合系统有效增加补给调水量,显著改善调水过程。     

串联水库总防洪库容补偿调度增加水库效益研究

文章以太子河流域观音阁和参窝水库总的防洪库容补偿调度为实例,阐述水库群防洪库容补偿调度的理论,从而使串联水库的下库—参窝水库的汛限水位得到动态抬高,使参窝水库的兴利库容增加,从而水库的供水效益和发电效益得到提高,同时社会效益显著提高.     

优化引调水规则的跨流域水库联合调度研究

为解决跨流域水库群最优供水调度问题,以忻定盆地-阳泉跨流域供水系统为例,结合该地区的水库群及供水区特点,优化引调水规则和供水规则,设置引水控制线和减少引水控制线将受水水库库容分为3个区间,设置调水控制线将水源水库库容划分为2个区间,以此建立跨流域水库联合调度模型进行合理调度。结合实例对优化后的引调水规则和优化模型的可行性进行检验,结果表明:优化后的引调水规则和调度模型减少了弃水量,提高了忻定盆地-阳泉跨流域水库群联合调度的引水效率。     

黄河中下游水资源多目标利益对古贤水库运行的响应

为量化未来古贤水库参与黄河中下游梯级水库群联合运行对供水、发电、调水调沙、生态多目标关键利益及非关键利益的影响,设置2030水平年有古贤水库及无古贤水库两种情景,基于梯级水库群多目标协同优化调度理论构建黄河中下游梯级水库群多目标协同优化调度模型,通过求解模型分析了径流减少及未来综合需水增加的背景下,黄河中下游多目标利益对古贤水库参与联合运行的响应关系。结果表明:与无古贤水库情景相比,有古贤水库情景下水库群调度系统总协同度略微增加,供水与发电子系统有序度有所增加,农业关键期、非关键期多年平均缺水量减少,水库群多年平均发电量增加；除调沙频率略微下降外,有古贤水库情景下输沙、生态目标关键利益及非关键利益均有所提升。     

黄河上游梯级水库联合调水调沙及合理库容研究

随着对黄河水资源利用要求的提高,需明确未来调水调沙及南水北调西线工程对黄河上游梯级水库所需库容的影响,探求未来多工况用水要求下合理的梯级水库兴利库容。考虑黄河上游兰州断面需水、梯级水库发电、调水调沙、防洪、防凌等要求,首先建立了以缺水量最小为目标的梯级水库联合调度模型,设置了现状年及远景年共8个方案;其次采用自迭代模拟优化算法求解模型,用长系列径流资料进行优化调度计算;最后对模型求解结果采用时历法推求梯级水库所需兴利库容,确定梯级水库合理库容。从总调沙次数、调沙频率、多年供水量、供水保证率、多年平均发电量、发电保证率等指标分别量化了调水调沙、供水和发电效益。未来梯级水库所需合理库容将因综合需水和调沙次数的增加而增大,而西线工程的实施将有助于减小合理库容规模。在各调沙方案中,仅当2030年西线调水80亿m3时现有的梯级水库兴利库容能够满足综合用水需求,适当降低调沙力度与调沙频率或许是解决这一矛盾的折衷选择。研究成果量化了未来新水资源利用形势下的梯级水库合理库容,为科学指导黄河上游总体工程布局提供了决策依据。     

多泥沙河流水库调节计算探讨

对于少沙河流上水库的调节计算仅考虑水量的变化，库容曲线保持不变，采用时历法、概率法或随机模拟法等计算方法规范中有明确规定。多泥沙河流的水库调水调沙不仅要考虑水量的变化，还要考虑不同时段泥沙冲淤引起的库容损失，协调汛期排沙和蓄水的矛盾。本文通过黑河亭口水库的水沙调节计算过程，比较了不同水库运行方式对水库供水量和长期使用库容的影响，选择了合理的运行方式，较好地解决了水库兴利和排沙的矛盾，为水库工程规模论证提供了主要依据。     

对水库汛限水位及防洪库容的理解和认识

水库工程管理和调度是完成水库规划建设中各项任务的重要手段。一座水库(尤其大型水库)的规划兴建,一般都具有多种功能和用途,如防洪、灌溉、发电、城市供水、养殖等,为了尽可能满足各方面用水需求,水库设计部门在进行相关研究的基础上,一般都提出工程竣工后的调度运用方案或计划,明确水库不同库容的使用对象和调度方法,水库管理部门据此控制水库的正常运行和调度,以完成规定的防洪、兴利等任务。     

辽宁西部水库群联合调度规则研究

针对辽宁省西部"白石-锦凌-青山"水库群工程特点,提出了基于各水库控制线的三库联合调、供水规则,并建立了三库联合调度模型。采用粒子群算法对水库调度控制线进行优化求解,得到了满足各项供水保证率的三库联合调度规则。     

南渡江流域旱限水位的确定

旱限水位的确定应遵循科学、简便、实用的原则,要结合当地实际,充分调研用水需求及供水任务,科学合理地确定指标。以南渡江流域松涛水库、龙塘水文站为例,通过调研其用水需要和供水任务,分析计算多年来水情况和用水指标,科学合理地确定了其旱限水位,为水库供水调度方案的制定,南渡江流域的抗旱指挥调度和水资源调度提供科学依据和技术支撑。     

玛纳斯河流域地下水库调蓄能力研究

阐述玛纳斯河流域具有建设地下水库得天独厚的条件:巨大的前山带构造洼地和巨厚的山前冲洪积扇形成了可以联合调蓄的串珠状天然地下水库。该地下水库调蓄空间巨大,可达1 250亿m3。调蓄水源集中充沛,进行适当的人工采补工程后可实现地下水库"丰补欠采"的调蓄作用,对该流域水资源的合理开发利用具有重要意义,可实现良好的经济、社会、环境效益。     

长江流域水库型水源地生态补偿研究

水库型水源地是长江流域较为重要的一种水源地类型。基于长江流域70个重要水库型水源地总体状况和生态补偿实践经验,研究总结了水库型水源地生态补偿的3类主要模式,即水价调节类、跨界断面水质考核类和混合类,重点分析了3种类型水源地的具体特点和适用条件,并构建了长江流域水库型水源地生态补偿总体框架。研究内容可为长江流域水库型水源地生态补偿的实施和推广提供参考。     

汉江流域水资源配置模拟模型研究

将已有的水资源配置模拟模型应用于南水北调中线水源区-汉江流域的水资源配置。将汉江流域水资源系统概化形成网络节点图;根据汉江流域的实际情况,拟定重要水库的供水调度规则;模拟计算流域水资源供需的各个方面,并简要分析南水北调中线取水对丹江口下游的水资源配置的影响,试图为汉江流域水资源的合理高效利用提供一种分析技术手段。     

构建黄河流域水网的思考EI北大核心CSCD

加快构建黄河流域水网是实现黄河流域生态保护和高质量发展的有效手段。目前黄河流域已基本形成了由河流和供水工程组成的水网布局,对供水安全起到了重要作用,但仍没彻底解决黄河流域水资源不足、调控能力差、水资源配置不均衡等问题。阐述了构建黄河流域水网的背景和内涵,分析了构建黄河流域水网面临的问题,提出了构建黄河流域水网的措施。在国家水网构建框架下,黄河流域水网将形成以黄河干流、南水北调西线工程为纲,以支流和供水工程为目,以干流7大骨干水利枢纽工程为结的布局。黄河流域水网对于实现流域水资源空间均衡配置,构建流域社会经济空间均衡发展新格局具有十分重要的战略意义。     

长江流域水资源综合规划概要

《长江流域水资源综合规划》是长江流域水资源可持续利用的指导性文件,是今后一个时期流域水资源开发、利用、配置、节约、保护与管理及水害防治工作的重要依据.该规划在充分调研长江流域水资源及其开发利用现状的基础上对长江流域水资源供需情况进行全方位分析,理清了长江流域水资源配置的思路,并深刻认识长江流域水资源配置格局,从而提出长江流域水资源管理对策.     

海拉尔河流域水资源承载力模糊综合评价

为了准确评价海拉尔河流域水资源承载力,对未来作出预测,以2006年为现状年,选取人均水资源可利用量、水资源利用率、城镇人口比例、供水模数、需水模数、生活用水定额、河道外生态用水率7个评价指标,并采用模糊综合评价法对海拉尔河流域水资源承载力进行了评价和预测.结果表明:海拉尔河流域2006年水资源开发利用程度较低,开发潜力...     

基于SWAT的沁河流域水资源生态足迹计算及承载程度分析

水资源生态足迹能够反映人类发展对自然界水资源的压力,明确流域水资源承载状况可为生态环境保护、经济社会发展和水资源科学管理提供决策依据,对推动流域生态文明建设和高质量发展具有重要意义。以沁河流域为例,借助水资源生态足迹模型,利用SWAT模型输出结果计算各子流域水资源生态足迹,并评估沁河流域水资源承载状况。结果表明：2010—2016年沁河流域水资源量多年平均值为6.17×10⁸ m³,主要受到降水量影响;各子流域水资源生态压力指数均大于1,说明沁河流域水资源处于不可承载状态,供需矛盾突出;2010—2016年水资源承载状况虽有所改善,但仍处于不可持续利用状态。研究结果可为沁河流域水资源科学管理提供参考依据,同时为其他流域尺度上的水资源生态足迹计算提供新思路。     

基于图论的韩江流域水库群生态调度

采用水文学方法计算了韩江流域干支流重要控制断面的生态流量目标;基于图论原理,根据流域内干支流水系特征、重要水利工程和控制断面分布情况构建了韩江流域河网图模型;考虑河段区间来水、河道外取水、引调水等边界条件以及流域水库群水量调蓄作用,开展了河网水量平衡计算,确定了河网节点流量。通过计算水库坝址所在断面的天然生态基流,提出了耦合最小生态下泄流量要求的水库常规调度规则;借鉴大系统聚合-分解思想,提出了韩江流域河网图模型迭代优化求解思路;通过选取不同典型年来水过程,评估了常规调度情况下控制断面生态流量保障程度,并在此基础上进行优化调度,分析流域水库群生态调度保障潜力。结果显示,耦合最小生态下泄流量要求的水库常规调度规则能够让水库在独立运行的情况下,基本保障不同来水条件下的控制断面生态流量需求;韩江流域水库群可通过开展联合优化调度满足控制断面生态流量需求;基于图论方法开展流域水库群生态调度具有可行性和实用性。     

黄河三门峡以下水资源供需分析

黄河三门峡以下河段高含沙水质,给下游水资源的开发利用带来极大的不便,造成水资源供需紧张。通过水库模拟调配,研究黄河三门峡以下流域在不同状况下水资源的供需形势。研究结果表明：①三门峡和小浪底两水库的运行,极大地改善了三门峡以下水资源的供需状况,但在来水较枯的年份,水资源供给仍然紧张;②小浪底水库采用多年泥沙调节的运用方式既保证了下游输沙生态用水、减少了泥沙的淤积,又提高了水资源的利用效率;③由黄河下游向外流域调水,可引用的水量既少又不稳定,因此在枯水期过多地引水只能加重黄河下游自身水资源的供需矛盾。