短期降雨预报在汛限水位动态控制中的应用

以丹江口水库为例，根据考虑降雨预报的水库汛期限制水位控制的新理念，研究了利用短期降雨预报信息进行水库汛限水位动态控制的调度方式；同时分析了在发生降雨预报误差时，汛限水位动态控制的风险率以及大坝所能抗御洪水标准的变化，概化计算了抬高汛限水位增加的发电效益。结果表明，在不增加丹江口水库及其上下游防护对象风险的前提下，抬高汛限水位可以为丹江口水库带来较大的经济效益。     

水库汛期分期及分期汛限水位研究综述

利用分期汛限水位进行分期水库调度是同时满足防洪要求和水资源利用需求的有效手段,而汛期分期决定了分期汛限水位的合理性.因此,分期水库调度的两个关键问题是:汛期分期的划分;分期汛限水位的确定.本文就水库汛期分期的划分方法及分期汛限水位的确定方法进行阐述.阐述国内水库汛期分期和分期汛限水位的发展历程,总结其方法并进行了对比,并得出对其成果的看法和展望,以便使水利工作者在今后确定汛期分期和确定分期汛限水位的工作更高效.     

大桥水库汛限水位分期控制研究

本文对大桥水库汛限水位分期控制方案进行了研究。首先,结合大桥水库调度运行特性,对水库所在流域的洪水成因变化、降雨时间分布和洪水发生时间分布等特征进行了分析,偏安全考虑确定汛期分期方案为:6月1日至9月15日为主汛期、9月16日至9月30日为后汛期。其次,采用频率分析法推求了大桥水库的分期设计洪水成果,结果表明,大桥水库后汛期设计洪水与年最大设计洪水相比量级较小,进行汛期分期调度既是必要的,也是可能的。最后,基于大桥水库分期设计洪水成果,经调洪计算分析最终推荐大桥水库汛限水位分期控制方案为主汛期2 018.00 m、后汛期2 019.00m,此方案有利于拦蓄汛末洪水资源,减少弃水量,增加水库综合效益,并可为大桥水库汛限水位动态控制提供依据。     

水文变异对水库汛期分期及汛限水位确定的影响

为科学探讨水文变异对水库汛期分期及汛限水位的影响,基于广西澄碧河水库53年径流数据,采用Mann-kendall、滑动T和Morlet小波等分析水文变异情况并确定突变年,应用集对分析法分别对变异前后的水库汛期进行分期,并结合调洪演算推求和比较水文变异前后的汛限水位。结果表明:径流序列呈现下降趋势,并存在19年的主周期,突变年为1990年。水文变异对水库汛期分期结果有一定影响,主要表现为缩短了前过渡期历时,延长主汛期历时。前汛期汛限水位可调控范围变异前为185~187 m,变异后为185~187.97 m,水文变异使前汛期汛限水位调控上限增加0.97 m,而后汛期变异前为185~188 m,变异后为185~187 m,水文变异使后汛期汛限水位调控上限减少1 m,可见水文变异主要影响着前后汛期汛限水位调控的上限,主汛期无明显变化。     

流域洪水资源利用的理论框架探讨Ⅱ:应用实例

为验证本文上篇所建流域洪水资源利用模式的合理性与普适性,在南四湖流域开展实例分析。首先评价洪水资源利用现状与潜力,1974—2008年多年平均实际可利用量、现状利用潜力和理论利用潜力分别为14.67亿、2.88亿和7.33亿m~3,实际利用率为64.9%。然后针对防洪系统的组成要素,讨论二级坝汛限水位分期运用、湖西河系沟通调控等洪水资源利用方式的选择过程及其相应的实现途径。二级坝后汛期(8月21日—9月30日)汛限水位可从34.20 m抬高至34.35 m,增加兴利库容0.894亿m~3,湖泊高水位增幅0.020~0.026 m;提出的湖西河系沟通调控方案,可在几乎不增加防洪风险的前提下(1998年8月洪水),增加蓄水量1.358亿m~3。结果表明,集潜力评价、利用方式选择和风险效益综合评估于一体的流域洪水资源利用模式是合理、可行的。     

万家寨水库汛期防洪调度风险分析

在对万家寨水库汛期进行分期的基础上,运用蒙特卡洛(Mento-Carlo)随机模拟法对后汛期防洪调度风险进行分析.在风险分析中,同时考虑坝体自身风险和下游防洪风险.在不同起调水位、不同下游安全泄量的条件下,对不同频率洪水的防洪风险进行计算,并计算不同汛限水位运行方案的效益.     

吴城水库汛期分期调度研究与应用

吴城水库是一座综合利用的中型水库。近年,水库供水面临诸多困难的挑战,蓄水只有靠拦蓄雨洪资源。为了充分发挥水库的防洪与兴利效益,本文从气候成因分析、数理统计和模糊分析的角度分析研究了水库汛期分期调度起讫日期的划分,将整个汛期划分为前汛期、主汛期和后汛期,并按其分期采用不同汛限水位值,实现了将汛限水位按分期实行动态控制,使水库年平均可多蓄水180万m3。这无疑对解决该地区缺水问题具有十分重要的现实意义。     

鲁布革水库汛限水位分期动态控制风险及效益分析

新的防洪法规定“在汛期,水库不得擅自在汛期限制水位以上蓄水,其汛期限制水位以上的防洪库容的运用,必须服从防汛指挥机构的调度指挥和监督”。由于各流域(电站)汛期开始、结束时间每年变化很大,汛期来水分布不均匀,水库在固定汛限水位下运行,水库的调节能力得不到充分发挥,因此,如何结合工程实际有效进行汛限水位分期动态控制,是许多水电厂急需解决的热点问题。鲁布革水库汛限水位实行了分期动态控制方式,对其实施动态控制的风险及效益进行了分析。     

漳河水库汛限水位提高后的运行效益与风险分析

漳河水库汛期限制水位由122.0 m提高到122.7 m后,对2007～2009年进行模拟计算表明:水库年均增加蓄水量3 070万m3,防洪减灾效益8.8亿元,管理单位经济收入增加101.4万元,较好地解决了水库防洪安全与兴利蓄水之间的矛盾.     

故县水库分期洪水防洪调度风险分析

结合故县水库分期洪水的特点，采用蒙特卡罗模拟技术研究了水库防洪调度风险分析的实施程序；分析并随机模拟了导致故县水库洪水风险的主要不确定性因素，得到了不确定性因素影响下不同频率的模拟洪水过程。根据模拟洪水过程在不同汛限水位方案下的调洪结果，估计了不同汛限水位方案的防洪风险。结果表明：①典型洪水的选择、预报误差及调度滞时是水库防洪调度中的主要不确定性影响因素；②水库分期运用汛限水位抬高是水库洪水资源化的主要途径，故县水库的汛限水位前汛期可以抬高到532．0m，后汛期可以抬高到534．3m。     

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。     

金沙江下游梯级水库汛期分期及汛限水位合理性研究

汛期分期以及分期汛限水位的合理确定,能够较好地协调水库防洪效益与发电效益之间的矛盾,对充分发挥水库的防洪、发电能力,以及提高汛期洪水资源利用率具有重要意义。基于改进的模糊集分析方法并依据金沙江下游乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝4个梯级水库入库洪水对其汛期进行分期,通过隶属度与防洪库容的映射关系确定梯级水库分期汛限水位,提出利用跨期选样法对分期结果及汛限水位进行修正。研究结果表明:金沙江下游梯级水库前汛期为6月1日—7月14日,主汛期为7月15日—9月16日,后汛期为9月17日—10月24日,4个梯级水库合理汛限水位分别为962,800,575,374 m。通过不同典型洪水放大的洪水过程检验了分期汛限水位的合理性。研究得到的金沙江下游梯级分期结果及各库分期汛限水位,均能够在满足防洪安全的前提下提高水库发电等经济效益,在一定程度上提高了汛期洪水资源的利用率。     

基于不同需求的长洲水利枢纽汛期优化调度研究

针对长洲水利枢纽防洪与水资源供需矛盾日益突出问题，首先从供水、发电、航运、生态等方面分析了水库现状调度方案，提出综合调度需求；其次利用现代预测预报和调度技术，系统研究基于不同调度需求的优化调度方案，将汛期运行水位由18.6 m提高至19.6 m,并分析其风险和效益。结果表明，方案实施可在保障防洪安全的前提下提高库区水位1.0～1.5 m,增蓄水量2亿m³,充分发挥了水库供水、航运、生态效益，同时增加发电量5.05%,经济、社会效益显著。     

乌江彭水水库分期汛限水位探究

在保证防洪安全的前提下,根据不同的洪水分期,设定水库不同的汛限水位,可使水资源得到充分的利用。根据影响乌江流域整个汛期降水的天气环境条件及彭水水文站实测洪水峰量大小和出现时间等规律的统计,将8月20日确定为彭水水库主汛期和后汛期的分界点,并推求了彭水水库的分期设计洪水。分析结果表明,在不增加库区淹没损失、满足水库下游防洪要求及不影响枢纽防洪安全的前提下,将彭水水库后汛期8月21～31日的水库防洪限制水位提高到292 m,可增加电站的年平均发电量约0.23亿kW·h。     

2017年丹江口水库精细化调度实践与探讨

针对2017年丹江口水库全年来水整体偏丰、汛期丰枯不均、枯丰急转的水情特点,以及防洪与供水矛盾突出、枢纽未经过高水位运行的问题,为提高水资源综合利用效率,确保水库防洪、供水等综合效益的发挥,对丹江口水库在不同阶段包括大坝横缝处置期间、秋汛防洪期和汛末蓄水167 m时期分别实施了水库精细化调度,并制定了精细化调度方案。方案包括加强预测预报、加密会商、电厂24 h实时待命、加密水位监测、提前预警等。通过精细化调度,让水库安全度汛,产生防洪效益7.04亿元,汛后顺利完成167 m蓄水试验工作;陶岔渠首累计向北方供水突破100亿m3,且首次达到设计供水流量350 m3/s;年累计发电量达31.23亿kW·h,枢纽防洪、供水、发电等效益显著。     

不同补偿调度方式下三峡水库分期汛限水位控制

在径流统计分析的基础上,确定三峡水库汛期分期,并分别研究了两种防洪补偿调度方式下的各分期汛限水位。初步分析结果认为,在满足原设计防洪安全要求的前提下,对荆江河段防洪补偿的调度方式,则三峡水库汛期汛前期汛限水位155 m,主汛期汛限水位维持145 m不变,汛末期水库运行水位为155 m;对兼顾城陵矶地区防洪补偿的调度方式,则汛前期汛限水位151 m,主汛期汛限水位维持145 m不变,汛末期汛限水位为147 m。这样的分期控制汛限水位不仅可以满足防洪要求,而且可以提高洪水资源的利用率。     

基于年防洪标准的水库分期优化调度研究

以棉花滩水库为例,在不降低年防洪标准的前提下进行汛限水位分期优化调度。采用传统水文频率分析法推求分期设计洪水,分期洪水组合概率应与年洪水概率一致;建立分期设计洪水频率与相应防洪库容的两变量序列,根据拟定汛限水位的防洪库容插值求得防洪风险率;在分期防洪风险率组合满足年防洪标准的前提下,根据发电、调洪规则及其它约束条件进行长系列模拟,对各分期进行风险和效益转移,寻求整体最大效益。结果表明:汛限水位前汛期取168.78 m、后汛期取169.58 m,防洪风险率分别为1.217%、0.783%,组合风险率为1.99%;与年防洪标准2%基本一致,同时具有较大的兴利效益。     

丹江口水库长期兴利调度的不确定性分析

首次将灵敏度分析理论引入到水库调度的不确定性分析中,从定性和定量两个方面探讨了水文预报误差、水位~库容关系曲线、泄流能力曲线和汛期运行水位变化四个不确定性因素对丹江口水库兴利调度的影响。研究结果表明:径流预报误差是影响丹江口水库年均发电量的主要因素,其方差贡献率达到了62.7%;9月的汛期运行水位变化是影响丹江口水库年均供水量的主要因素,其方差贡献率达到43.6%。采用曲面拟合分别建立径流预报误差和水文库容曲线变差系数与年均发电量误差项的关系(相关系数为0.99),9月汛期运行水位的变化和径流预报误差与年均供电量误差项的关系(相关系数为0.7),为水库调度决策者量化不确定性因素的影响提供科学依据。     

2005年汉江“10．3”洪水调度思考

2005年汛期,汉江相继发生3次明显的洪水过程.特别是10月上旬,汉江流域发生了自1983年以来的最大秋汛,丹江口水库入库洪峰流量达30 700 m3/s,为1969年丹江口水库运用以来仅次于1983年(34 200 m3/s)的第2位大洪水,汉江中下游防汛形势十分紧张.长江防总依托现代化的水雨情信息和决策支持系统,加强会商,滚动预报,科学调度,有效防控,充分发挥丹江口水库的拦洪错峰作用,水库拦洪削峰率达52.4%,实现了汉江防洪的"三赢",即汉江中下游干流各控制站均未超过保证水位;丹江口水库水位未超正常蓄水位;通过利用杜家台洪道分流,清除了洪道和东荆河行洪障碍,为后期汉江防洪建设作了有益的尝试.     

丹江口水库兴利效益影响因素分析

丹江口大坝加高后,作为南水北调中线工程水源地,其供水等兴利功能地位更为突出,而汉江上游降雨量的减少及梯级水库的调蓄,大大降低了丹江口水库的可调用水资源量。为充分发挥水库的兴利效益,通过对不同频率的来水进行调节计算,从供水满足率、年均发电量、年均弃水量3个方面计算分析起调水位、来水不确定性和汛限水位对丹江口水库兴利效益的影响。结果表明:①起调水位对来水频率＞90%的枯水年供水效益影响较大,由150 m提高至160 m,水库供水满足率可由44.38%提高至93.42%;对来水频率＜75.7%的年份其影响主要体现在发电上,起调水位越高,年均发电量越高,年均弃水量越小,起调水位由150 m提高至170 m至少可增加发电量10亿kW·h;②来水频率越大,水库供水满足率、年均发电量均越小;水库弃水和供水短缺在来水较丰时同时存在;③丹江口水库夏季汛限水位对水库兴利效益的影响比秋季汛限水位更显著;对至少有2 a为枯水年的3 a调节周期,汛限水位对弃水量的影响最明显;④兴利效益的主要影响因素为起调水位,除水库遭遇连续枯水年外,丹江口水库兴利起调水位为162 m,可满足不同水平年的供水需求。