水库群联合调度全周期-自适应-嵌套式建模方法

随着长江上游控制性水库群陆续建成投产,亟需提升水库群联合调度水平,促进水资源综合效益进一步发挥。针对流域水库群综合调度,研究了调度阶段划分方法,提出不同阶段各目标间的竞争协同关系,结合已有调度规程和成果给出了调度方式的数字化方法,形成了全周期-自适应-嵌套式调度模型搭建新技术。进一步以长江上游30座控制性水库为研究对象,明确了不同调度期的主要目标和运行条件,结合长江流域特征提出了针对性计算条件和防洪、供水、发电、水量利用率等方面的效益增量约束。最后,在长江流域进行了水库群联合调度案例计算分析。结果表明:提出的水库群多目标调度方法可有效发挥水库群综合效益,为流域调度管理提供有力支撑,具有较好的实用价值。     

长江上游水库群非线性安全度防洪调度策略

以长江上游水库群(溪洛渡、向家坝、紫坪铺、瀑布沟、亭子口)为研究对象,提出了长江上游水库群联合防洪调度系统非线性安全度策略,构建水库群防洪库容优化分配模型,深入探讨水库群系统非线性安全度策略的防洪效果。结果表明,与线性安全度策略相比,非线性安全度策略在不降低对下游防洪效果的基础上,通过增加使用其他水库的防洪库容,以减小使用溪洛渡水库的防洪库容,使得各水库防洪库容的使用相对均衡,使各水库均衡地分摊防洪区域的防洪风险,充分发挥水库群的防洪效益,保障水库群系统稳定安全运行。     

长江上游水库群2016年洪水联合防洪调度研究

随着长江上游水库群不断建成投入运行,水库群联合防洪调度势在必行。在分析研究长江洪水组合遭遇和重要防洪对象防洪需求的基础上,采用集合与解耦相结合的方法,按照就近有效与遏制洪源相结合的原则,提出长江上游水库群联合防洪调度总体布局。以防御长江1954年洪水为目标,分析了联合防洪调度的效益;回顾了水库群联合调度方案指导下2016年实际防洪调度的过程及当时的考量,总结分析了水库群联合调度的成效,提出了长江流域水库群联合调度的下一步努力方向。     

长江流域上游控制性水库群联合防洪调度研究

长江流域水系复杂,防洪对象分布范围广,控制性水库的防洪调度目标具有多元化、分布多区域特征,如何科学运用水库防洪库容,有序兼顾各区域防洪是流域控制性水库群联合防洪调度的关键。选取溪洛渡、向家坝与三峡水库组成的水库群为对象,基于大系统分解协调原理,先通过逐次分解各防洪区域对溪洛渡、向家坝两库预留防洪库容的要求,在结合区域间洪水遭遇关联性分析的基础上,提出两库防洪库容在协调川江与长江中下游两区域防洪中的分配方案;同时对三峡水库的防洪调度方式深入优化,提出适当扩大对城陵矶防洪补偿库容分配方案。研究成果表明,联合调度方案可进一步减少长江中下游分洪量,对于提高整个流域防洪减灾水平,完善长江流域库群防洪调度体系具有重要意义。     

长江上游防洪体系对1954年洪水的防洪作用研究

长江上游洪水是形成全流域洪水的重要来源。根据长江流域综合利用规划及防洪规划的总体部署,以三峡水库为核心的长江上游控制性水库群陆续建成并投入运行,对长江中下游的防洪形势带来了明显的改善。以年度长江流域上游水库群的联合调度方案和《长江防御洪水方案》批复的水库运用原则和方式为基础,对在现有防洪工程体系下应对1954年洪水的流域防洪形势的变化情况进行了分析。研究结果表明,长江上游水库群的联合防洪可以有效减轻三峡水库的防洪压力,对比无水库调度时,大幅度地减少了中下游地区的超额洪量约200亿m3,能有效地保证长江中下游河道的行洪安全。     

广域预报信息驱动的水库群实时防洪全景调度研究

针对已有防洪调度模型与方法无法有效应对上下游断面间水力联系的复杂性,未能准确提供并充分利用多个关键性控制断面的水文信息,尚不足以合理协调区域防洪和整体防洪安全的问题,本文开展了多断面洪水广域预报信息驱动的水库群实时防洪全景调度研究。首先依据水库防洪调度规程,使用一维水动力学模型模拟生成多种设计洪水条件下干支流河道沿程断面的水文过程,构建反映水库调蓄影响下的上下游断面间洪水演进动力特性的数据集,并以此为依据建立多断面水位流量的交互效应线性回归预测模型,实现干支流多断面洪水广域预报。在此基础上,提出广域预报信息驱动的梯级水库群防洪全景调度方法。为验证本文模型有效性,以长江上游梯级水库群为实例对象开展研究。结果表明：本文模型在下游断面实时防洪状态与上游库群调度决策之间较好地建立了一种动态响应的互馈机制,能够有效解析调度决策对下游防洪断面的影响,充分利用多断面洪水广域预报信息进行防洪全景调度决策,更好地保证并协调流域中区域和整体的防洪安全。研究成果已在长江三峡水利枢纽调度通信中心初步应用,促进了长江上游水库群防洪调度水平的进一步提升。     

基于WebGIS的水库群调度拓扑设计分析与应用

长江流域水系复杂,防洪范围广,控制性水库的防洪调度目标具有多元化、多区域分布等特征,水库在流域内的分布各式各样,各种调节能力的水库以串联、并联等多种形式互相连接,具有复杂的空间拓扑关系。为快速清晰地判断防洪对象、水库群以及水系的干支流、上下游拓扑关系,利用基于对象关系数据库的Web GIS网络分析模型,有机结合图形数据和属性数据,以长江流域为例,选取多个水库、断面及防洪对象构建简洁高效的网络拓扑关系,实现复杂水网的可视化和智能化,从而提高水库群联合调度的决策效率和智能效果。     

长江上游梯级水库群多目标联合调度技术研究

长江上游梯级水库是流域治理开发保护的骨干性工程,在保障流域防洪安全、供水安全、生态安全等方面发挥着重要作用.为有效解决长江上游巨型水库群防洪、供水、生态、发电、航运、应急等多目标联合调度关键技术瓶颈,开展了"长江上游梯级水库群多目标联合调度技术"研究攻关.首先重点介绍了长江上游梯级水库群多目标联合调度研究的重点难点问题...     

长江上游水库群联合调度对武汉地区的防洪作用

武汉地处长江中游,是长江经济带中部城市群的核心,战略地位非常显著,有必要在新的长江流域防洪体系整体格局下,针对武汉地区防洪问题开展具体研究。为此,首先梳理了武汉地区防洪规划和防洪形势,分析了长江和汉江洪水遭遇情况,探讨了长江干流来水大时和汉江来水大时的汉口站水位情势,明确了城陵矶防洪和对武汉防洪的关联性。在此基础上,探明了武汉地区防洪控制需求,研究了上游水库群配合三峡水库对长江中下游联合防洪调度的方式,开展了对典型年份长江上游水库群联合调度的计算分析,阐述了长江上游水库群联合调度对武汉的防洪作用。研究成果可为编制长江流域水库群联合调度方案提供科学依据和一定的技术支撑。     

长江上游水库群多目标优化调度模型及应用研究Ⅱ：水库群调度规则及蓄放次序

水库群联合调度中水库的协同调度规则和蓄放水次序是关键问题。在讨论多目标水库群联合调度的规则制定方法的基础上,依据"长江上游水库群多目标优化调度模型及应用研究(I):模型原理及求解"一文中推荐的多目标协调方案,统计得出长系列调度和多年平均水文条件下的各水库联合调度规则图,并讨论了其适用条件。进一步分析了推荐方案下水库群联合调度的汛前放水和汛末蓄水次序。研究表明,在多年长系列联合优化调度下,长江上游具有调蓄库容和防洪任务的11座多目标混联水库群,其蓄放水次序具有统计规律。出现概率最大的优化放水次序为:三峡—水布垭—锦屏I级—溪洛渡、构皮滩、二滩—紫坪铺、瀑布沟—隔河岩、宝珠寺、向家坝;优化蓄水次序为:锦屏I级—二滩、水布垭—隔河岩—溪洛渡、瀑布沟、紫坪铺、宝珠寺、构皮滩—向家坝—三峡。对于串联梯级水库群,上游水库先放水,下游水库后放水;上游水库先蓄水,下游水库先蓄满。     

长江上游水库群生态调度需求分析与研究现状

为了促进长江流域大型水库群防洪、兴利与生态环境保护的统筹协调,针对目前长江上游水库群建设运行现状,总结了水库群建设对水环境和水生态造成的影响,分析了生态环境保护对水库实施生态调度的客观需求;并对国内外关于水库生态调度需求、调度目标、研究方法、试验示范现状进行了综述,提出了长江上游水库群生态调度研究的方向。     

淮河上游水库群防洪联合调度效果及潜力分析

水库群防洪联合调度效果与潜力分析,对进一步提高水库群防洪效益具有参考价值。以淮河王家坝以上防洪系统为研究对象,以9场历史实测大洪水为样本,采用控制断面的洪防洪效果指数、综合防洪效果指数、极限潜力、优化潜力和综合潜力指数等作为水库群防洪联合调度的效果和潜力评价指标,王家坝以上水库群在现行的防洪调度水平下,对下游班台、息县和王家坝防洪控制断面防洪效果显著,各水库仍具有不同程度的防洪潜力,进一步研究水库群防洪联合调度具有实际意义。     

基于库容风险频率曲线的水库群联合防洪调度研究

水库实时防洪调度决策是一类多目标、多阶段、多约束的复杂决策问题,风险分析是实时防洪决策的重要环节和依据,本文提出一种基于防洪库容风险频率曲线的梯级水库群防洪风险共担理论及水库风险-调度-决策理论体系,并结合溪洛渡、向家坝、三峡水库实际情况,运用自主研发的梯级水库群联合防洪调度风险分析模型,分析梯级水库群在汛期不同时段的防洪风险,并将风险率引入实时防洪调度决策,以期为水库群防洪调度提供决策依据,提高联合防洪调度系统综合利用效益。研究表明,实时调度过程中考虑风险率因素能够在保证防洪安全的同时有效提高水库群综合效益,风险-调度-决策理论能够为水库群调度方案优选提供依据。     

长江上游控制性水库群联合调度初步研究

随着长江上游一批具有防洪功能的大型水库陆续投入运行,为实现水资源高效利用,保障防洪与水生态环境安全,充分发挥上游控制性水库群的整体最大综合效益,实施水库群联合调度就显得十分必要和迫切。在阐述联合调度应遵循的原则基础上,按2015年水平,着重对长江上游干流沿江重要城市河段进行防洪计算分析,提出了相应的防洪标准和调度方式;同时提出了提高上游支流防洪标准应采取的调洪措施,以及配合三峡水库实施中下游防洪补偿的调度方式。此外,对上游各水库汛末蓄水安排以及枯水期消落调度原则与方式作了简要描述。研究成果可为实施长江上游控制性水库群联合调度提供参考。     

基于PSO的梯级水库联合防洪调度

在分析梯级水库联合防洪调度、上下游水库及防洪保护对象之间复杂的水文水力联系和水库群对防洪保护对象防洪补偿调度方式的基础上,建立了梯级水库联合防洪补偿调度模型,并提出了一种基于粒子群算法的模型求解方法。以湖南省资水流域上柘溪与金塘冲水库为例,根据不同典型年的地区洪水组合,通过模型求解拟定了梯级水库联合补偿调度原则。分析研究结果表明,这种基于PSO的梯级水库联合防洪调度原则是合理的,该模型能在一定程度上简化梯级水库联合防洪补偿调度的复杂性,为解决梯级水库联合防洪补偿调度提供了一条简洁有效的途径。     

张博庭:水库调度亟需研究“动态汛限水位”

目前,我国的水库调度主要是围绕防洪、发电、灌溉、供水、航运等综合利用效益进行的。以防洪为主要任务的水库,在汛期都有一个固定的汛限水位,比如,三峡水库的汛限水位就是145米,即在汛期水库必须在145米的低水位运行。张博庭教授认为,这种固定不变的"静态汛限水位"不利于充分利用水资源。如果在同一条河流有众多的水库,应该实行"动态汛限水位",对水库群进行联合调度,以谋求社会经济效益最大化。而在长江上游水库群尚未完全建成的当前,我们亦需加强对水库"动态汛限水位"的研究。     

水电站水库群防洪补偿联合调度模型研究及应用

针对具有下游防洪任务的水电站水库群，提出基于预报及库容补偿的水库群防洪补偿联合调度逐次渐进协调模型，推求水库汛期防洪库容动态控制方案。该模型运用了大系统分解协调理论及贝尔曼的逐步逼近思想，以各水库为独立的子系统建立3层递阶结构，针对库间水力、电力联系及防洪库容限制等复杂的约束条件进行不同层次的协调。模型经过多次迭代计算，得到最佳的水库群防洪库容协调方案。该模型应用于清江流域梯级水库，计算结果表明，在不降低水库及梯级原有的防洪标准前提下，能有效利用上游水布垭水库的防洪库容，分担隔河岩水库部分防洪任务，并显著提高梯级水库发电量。     

水库群联合防洪调度系统建设关键技术——以金沙江下游梯级和长江三峡水库为例

介绍金沙江下游梯级与三峡水库联合防洪调度系统涉及的GIS集成平台、洪水演进模型(包括库区及下游河湖等)、水库群防洪调度模型等关键技术,通过有机融合计算机信息技术,将地理信息系统及三维仿真平台与水文专业模型无缝衔接,实现更加科学、综合、直观、高效的防洪调度运用模拟及表达方式。调度系统从流域整体的角度考虑防洪问题,将上游水库群与下游河、湖等防洪要素有机结合,可提高水库群联合防洪的效果,为长江流域的防洪调度决策提供有力的技术支撑。     

乌江梯级水库群“2014.07”洪水防洪调度影响研究

选取乌江梯级水库群为研究对象,通过乌江"2014.07"洪水防洪调度的实例,分析探讨了乌江梯级水库调度对下游防洪影响程度。2014年7月,乌江流域4个主要防洪控制断面发生了20~150 a一遇洪水。经水库群联合调度,各水库还原后入库洪水的峰现时间比天然洪水提前约15~24 h,入库洪峰增加约13%~30%,水库削峰率约为31.3%~45.8%,思南、沿河、彭水、武隆等4个防洪控制断面20~150 a一遇洪水被削减到4~10 a一遇。分析结果说明乌江梯级水库群防洪调度效果较好,可以供乌江流域梯级防洪调度参考。     

以三峡水库为核心的长江干支流控制性水库群综合调度研究

随着三峡工程、溪洛渡水电站的建成,长江上游控制性水库群初步形成,长江上游水库群在流域水资源配置、水资源综合利用方面发挥着越来越重要的作用。以长江上游干支流控制性水库群为研究对象,系统分析了流域防洪、供水、发电、航运、水生态环境保护、"两湖"等方面对水库群调度的需求,建立以三峡水库为核心的长江干支流控制性水库群联合调度体系,提出了充分发挥水库群综合效益的联合调度运行原则、方式和方案,可为流域层面科学统一调度提供技术支撑。