安砂水库调度形式对下游城市防洪标准作用分析

该文根据福建省沙溪流域洪水特性，针对安砂水库下游永安、三明和沙县城区的防洪现状及防洪目标，分析研究了不同洪水组合的汛限水位、汛限时期等防洪问题。初步探讨了安砂水库防洪任务、汛限水位及防洪调度等问题，提出了安砂水库防洪调度方案。     

金沙江下游梯级水库汛期运行水位协同浮动调度研究

为验证梯级水库汛期运行水位协同浮动调度模型方法的合理性与普适性,在金沙江流域开展实例分析。首先考虑洪水预见期变化,应用动态多目标算法高效求解调度模型;然后评价汛期运行水位协同浮动调度的风险与效益;最后推求乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝水库的汛期运行水位协同浮动关系。研究结果表明：相比年汛限水位静态控制调度方案,梯级水库汛期运行水位协同浮动调度方案在不增加防洪风险前提下,各水库汛期运行水位均可适当抬升,汛期多年平均发电量和电站弃水减少量的最高值(改善率)可达1071亿kWh(11.1%)和649亿m³(14.3%),有效提高了洪水资源利用水平,综合效益巨大。     

水库优化调度在大渡河流域洪灾中的实践与思考

防洪优化调度是流域梯级水库联合调度的一种模型。四川省防办将建立的防洪优化调度模型运用于大渡河＂2010.7.17＂洪灾流域梯级水库防洪调度实际中,并用遗传算法进行优化求解,优化调度共累计滞洪约2亿m3,占此次洪水24小时洪量的42%,取得了显著的效益。     

梯级橡胶坝工程应急调度方案的优化设计

极端暴雨洪水给流域防洪调度带来了巨大考验,依靠单个水库独挑蓄泄重任已不能满足防洪要求,亟需探讨在突发汛情时梯级坝工程的联合应急调度方案。为此,以优化理论为指导,以梯级坝泄流时间最短为目标函数,依据坝群的运行原则,设定各库区的水位、流量等约束条件,综合考虑橡胶坝的塌落时刻及塌落速度(时长),建立梯级坝联合调度优化模型。基于梯级橡胶坝工程实例,模拟计算出坝群在不同洪水频率(1%、2%、10%)下的优化调度方案。结果表明,多变量分析模型(塌落时刻与塌落速度均为决策变量)的设计方案要比单一变量(塌落速度一定)时至少提前10 min完成泄流;在满库的情况下,研究对象中1~#—6~#级坝体自下而上最快可在75 min内完成腾容迎汛任务,且P=1%的洪水安全调度时限(从调度开始时刻到洪峰抵达工程段上游时刻所隔的时间)严格控制在90 min以内,比常规控制法缩短了至少30 min非必要的时间损耗。梯级坝联合调度优化模型可结合具体洪水量级与工程参数,科学规划各级橡胶坝的塌落方式,加快泄洪进程。尤其是当暴雨中心临近工程段上游时,相应的汇流时间短,优化模型的设计方案能确保梯级水库在较短洪水预见期内安全泄流。     

基于多目标差分进化算法的水库多目标防洪调度研究

为求解水库多目标防洪优化调度问题,提出一种基于自适应柯西变异的多目标差分进化算法,克服了早熟收敛问题,提高了收敛精度;同时,根据多目标优化的特点对差分算子进行修正,并引入外部档案技术,提高了算法的收敛速度。本文以坝前最高水位最低、最大下泄流量最小和汛末水位最接近汛限水位为目标,对三峡水库展开多目标防洪调度研究,结果表明,该算法可在较短时间内生成大量在各目标分布均匀、分布范围广的非劣调度方案供决策者评价优选,为水库多目标防洪调度决策提供了一种新的调度方案生成方法。     

梯级水库水沙联合优化调度多目标决策模型及应用

针对梯级水库运用过程中蓄水与排沙之间的矛盾,首先建立了梯级水库防洪、发电调度及泥沙冲淤计算子模型;然后,以水库防洪、发电、航运和泥沙冲淤为基本目标,建立了梯级水库水沙联合优化调度多目标决策模型,并采用约束法和加权理想点法进行非劣解求解和评价;最后,将该模型应用到溪洛渡-向家坝梯级水库汛末蓄水时间的研究中,得到了梯级水库蓄水时间与多年平均发电量和库容淤损率之间的非劣解集,并给出不同目标权重下满足梯级水库发电和减淤要求的最佳蓄水方案,为研究和解决多沙河流梯级水库水沙联合调度问题提供了技术手段。     

溪洛渡-向家坝-三峡梯级水库联合蓄水方案与多目标决策研究

为协调好梯级水库联合蓄水调度过程中防洪、发电、蓄水和航运等目标之间的矛盾,实现各水库蓄水时机与蓄水进程的协同优化,以溪洛渡-向家坝-三峡梯级水库为例,推求了可权衡防洪与兴利之间矛盾的梯级水库联合蓄水方案,主要研究内容主要包括以下3个部分:(1)风险分析,推求了汛末各分期内坝前最高安全水位约束和联合蓄水方案的防洪风险;(2)兴利效益分析,分析了联合蓄水方案的发电和蓄水等兴利效益;(3)多目标决策,评价了联合蓄水方案的防洪风险、发电和蓄水效益,得出了最优非劣质蓄水方案。研究结果表明:溪洛渡-向家坝-三峡梯级水库的较优联合蓄水方案,分别为9月5日起蓄的同步起蓄方案和9月1日-9月5日-9月10日起蓄的异步起蓄方案,较原设计蓄水方案,年均发电量可分别增加23.76和20.43亿k W·h,增幅分别为3.25%和2.78%;蓄水率可由96.73%分别提高至97.51%和97.57%,两者均可在不降低原防洪标准的前提下,提高梯级水库的综合效益,前者的发电效益较优,而后者的蓄水效益较优。     

三峡水库对城陵矶防洪补偿控制水位研究Ⅱ——风险分析与运用方案

乌东德、白鹤滩水库投运后,长江上游水库群联合防洪调度为进一步提高三峡水库对城陵矶防洪补偿控制水位创造了有利条件。为提高三峡水库对城陵矶防洪补偿控制水位,针对金沙江下游梯级防洪库容投入运用条件,基于三峡坝址不同典型年的不同频率设计洪水,开展了荆江防洪和库区回水风险分析,提出了金沙江下游梯级配合三峡水库的等比例分级拦蓄方式,在确保荆江及库区防洪安全的前提下,提出了三峡水库对城陵矶防洪补偿控制水位优化运用方案,给出了金下梯级预留防洪库容与三峡水库对荆江防洪库容的等效关系。研究结果表明：提出的等比例分级拦蓄方式综合了拦量和削峰两种模式,有效利用了金下梯级防洪库容,调度效果最好;提出的水位优化运用方案具备较好的防洪减灾效果,丰富完善了长江上游水库群联合防洪调度方案,可进一步减少中下游超额洪量。研究成果可为长江水库群实际洪水调度提供技术支撑和决策参考。     

极端降雨条件下合肥市董铺和大房郢水库防洪调度实践

以合肥市董铺和大房郢水库为研究对象,分析了应对 2020 年 0717 号洪水典型防洪调度方案及其防洪效果。董铺水库削峰率 78.9%,最大拦蓄水量 0.385 亿 m3,大房郢水库削峰率 67.4%,最大拦蓄水量 0.361 亿 m3,系统总结了南淝河流域面对极端降雨条件的防洪调度措施;分析了在历史极值降雨强度下分别以安全取水位、安全供水水位及主汛期汛限水位为起调水位进行不泄洪调度方案,在历史最大 1 日与历史最大 3 日面降雨量情况下三种起调水位最高水位均低于相应设计洪水位。结果表明：在 1～3 日极值降雨情况下,若下游城市河道南淝河和巢湖防洪排涝压力大,可以采用不泄洪的调度策略,为推进水库优化调度,统筹合肥市城市防洪安全与供水安全提供参考。     

基于投影寻踪法的水库群防洪调度方案优选

水库群防洪调度方案为多属性决策问题,受各属性间矛盾性和不可公度性的影响,目前尚没有完善的解决方法。选取最高水位、汛限水位与迎汛水位差值、区间组合洪水量及下游泄量等作为评价指标,采用基于加速遗传算法的投影寻踪模型,对滦河潘家口、大黑汀、桃林口三座水库防洪调度方案进行了评价与优选。结果表明:该方法能有效地对多个防洪调度方案进行优选。     

三峡水库运行期设计洪水及汛控水位初探

考虑长江上游水库群调蓄对三峡水库设计洪水的影响,采用最可能组成法和典型年法推求干支流控制站洪水的地区组成,构建多输入单输出(MISO)系统模型模拟向家坝至三峡水库未控区间的洪水过程,研究探讨三峡水库运行期设计洪水及汛期防洪控制水位(汛控水位)。结果表明:长江上游干支流梯级水库的调蓄作用对三峡水库设计洪水影响显著;三峡运行期千年一遇设计洪峰流量为81 136 m3/s,3、7、15和30 d洪量分别为188.2、386.3、727.4和1320.9亿m3,相比建设期设计值分别削减了18.2%、23.8%、20.6%、20.2%和16.9%;在不降低防洪标准的前提下,三峡水库运行期汛控水位(155 m)比建设期汛限水位(145 m)抬高了10 m,这不仅有利于库区航运、维护库岸稳定、保护消落区生态环境,还可增发电量、减少蓄水期对洞庭湖和鄱阳湖的影响,经济社会和生态环境效益巨大。     

苗家坝-碧口梯级水库汛期水位动态控制研究

本文将单一水库预泄能力约束法,推广到梯级水库汛期水位动态控制中,并建立了梯级水库汛期水位联合运用和动态控制模型,假定预报信息准确,在不降低下游保护对象的防洪标准的前提下,最大限度发挥梯级水库的兴利效益。以苗家坝、碧口水库为对象进行了实时调度模拟,其结果相比于原设计汛限水位动态控制方案,减少了弃水,且保证最大出库流量均在可控范围内,达到在不降低防洪标准的前提下提高梯级水库兴利效益的目的,大大提高了洪水资源利用率。     

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。     

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。     

西江中上游型洪水影响下龙滩水库调度特性初探

为探讨龙滩水库对西江中上游型洪水的防洪削峰作用,选取"96·7"中上游型洪水作为典型洪水,拟定4种龙滩水库调度方案,采用率定和验证后的西江中游河网及梯级水库水动力数学模型,分别对典型洪水及频率为0.2%、1%和2%水文条件下的4种梯级水库调度方案进行了模拟计算和分析。结果显示,该水动力学模型能很好地模拟洪水特性参数的时间变化规律以及水库的运行调度过程;对于"96·7"典型中上游型洪水,由于红水河洪水较小,梧州断面流量以柳江来水为主,龙滩水库调度对梧州断面削峰效果有限;但针对中上游型不同频率的大洪水,采用提前启用龙滩水库的调度方案能有效削减梧州断面的洪峰值;其中,龙滩水库采用发电流量控泄的方案可以达到防洪和发电效益的统一。     

乌江流域防洪调度问题及其对策研究

乌江流域思南县城、沿河县城、彭水县城等防护对象堤防建设的实际防洪能力低于规划标准,而且由于受上游水库的下泄和下游水库水位顶托的双重影响,导致流域的整体防洪能力不足。为了使上述3县城的堤防建设达到防洪设计标准,对乌江流域防洪调度现状和存在的问题进行了分析研究,在此基础上,建立了梯级水库联合防洪调度模型和水库回水计算模型。以彭水县城为例,运用上述两种模型进行了模拟计算分析,根据分析结果,提出了防洪调度措施、不承担防洪任务水库应急调度以及应急转移等一些应对措施,可为乌江流域防洪调度提供技术支撑和决策参考。     

基于机器学习的太湖流域多层次防洪调度方案综合评价

为解决太湖流域多层次防洪调度方案在不同防洪层次目标下的评价问题,构建了流域、区域、城镇多层次防洪排涝调度方案综合评价指标体系,并基于K近邻(KNN)和随机森林(RF)算法构建调度方案综合评价模型。结果表明,联合KNN模型和RF模型实现了KNN-RF组合模型评价,其针对流域、区域与城镇3个层次防洪目标进行调度方案评价的平均相对误差和平均绝对误差分别降低至1.25%、0.82%、2.43%和0.511、0.342、1.380,最大相对误差和最大绝对误差得到改善,等级划分总体正确率高于95%;KNN-RF组合模型能筛选出各层次防洪目标下较优的调度方案,减少单一算法不确定性导致的异常评价误差,评价精度显著提高。     

再论水库汛期水位动态控制的必要性和可行性

汛限水位是水库在汛期允许兴利蓄水的上限水位,在防洪中具有法定地位,是协调水库防洪与兴利的关键参数,直接影响水库效益发挥。近年水利和应急管理部门落实强监管措施的过程中,出现了强制要求水库汛期不超汛限水位的情况,导致相当多的水库汛期过度弃水、汛后无水可蓄。我国许多省份发生干旱时出现无水可供的困局,2022年长江流域历史性特大干旱情况尤甚。本文通过回顾汛限水位动态控制试点工作,论述汛限水位设置依据和实际监管中存在的问题,阐述开展汛期水位动态控制的必要性和可行性;归纳总结梯级水库运行期设计洪水、分期汛限水位和汛期水位动态控制的理论及方法;提出需要继续深入研究的科学问题和关键技术;最后建议加强水利工程基础措施建设,修改完善现有的法律法规和设计洪水计算等规范,建立符合新阶段水利高质量发展的运行机制,统筹协调防汛抗旱和洪水资源高效利用,实现水库汛期水位动态控制。     

正确处理溪洛渡及向家坝水电站发电与防洪的关系

溪洛渡、向家坝水电站是开发金沙江水能资源的重点工程。按照长江流域规定，两水电站应承担一定的长江防洪任务。在分析金沙江梯级水库防洪作用的必要性与有利条件的基础上，提出了研究溪洛渡、向家坝两水电站防洪问题的指导思想，并指出在工作中要研究多种洪水典型，拟定可操作性强的防洪调度方式，考虑发电效益、泥水冲淤、机组运行、工程措施等因素，综合比选防洪库容，以正确处理发电与防洪的关系。     

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。