上游水电站控泄条件下的施工导流风险补偿研究

在水电站梯级建设条件下,上游电站控制洪水下泄流量可减少下游施工导流风险、降低工程投资,但同时增加了上游电站的防洪风险和控泄成本。为有效地均衡上下游风险,合理分配二者利益,本文从梯级系统总体角度出发,通过对控泄参与双方控泄成本和效益的货币化,分析风险承担方和收益方在达成风险补偿共识过程中的博弈行为,建立基于激励与参与约束下的风险补偿模型,选择最优控泄流量并预计该流量下的补偿结果,实现上游控泄条件下施工导流风险补偿决策的优化。最后通过算例分析,验证该风险补偿模型是可行的、有效的。     

基于Monte-Carlo方法的重建工程施工导流风险分析

施工导流挡水建筑物的设计必须考虑施工洪水过程和导流建筑物泄流能力,确定上游设计水位与上游围堰高程,并对上游围堰高程及上游设计水位之间的关系进行分析,判断围堰是否满足度汛要求。而针对重建工程利用原大坝作为上游围堰进行挡水的情况,其导流风险分析不同于新建工程,这种导流方式存在自身的特殊性。针对此类工程,在分析其施工导流风险时,需要在原有的基于新建工程导流围堰风险分析方法的基础上加以改进。针对重建工程利用原坝导流的特殊性,分析相关的影响因素,采用Monte-Carlo方法模拟施工洪水入库和导流建筑物泄流等过程,最终确定施工导流系统的风险率。     

基于水利水电工程的施工导流风险分析

通过分析水电工程导流建筑物水力参数、施工洪水过程历时、洪量以及洪峰流量的不确定性,建立了导流建筑物泄流能力和施工洪水过程的模拟分析模型。然后对施工导流系统度汛各时段参数状态利用Monte-Carlo方法进行了模拟分析,并在此基础上确定了水电工程导流风险和上游围堰堰前水位分布函数。以辽宁省某水利工程为例,验证了该分析模型与计算方法的可行性与可靠性。     

水利水电施工导流方案风险分析

水利水电工程施工导流风险的确定是关系到保障工程安全、节省工程投资、提前发挥效益和方便施工的关键问题。所以,在确定方案时要根据设计资料,全面考虑水文、水力等不确定因素的影响,分析上游围堰高程与上游设计水位的关系,采用Monte Carlo法模拟施工洪水过程和导流建筑物泄流能力,统计分析确定围堰上游水位分布和围堰的挡水高度对应的风险,建立施工导流风险计算模型。     

高桥水电站工程施工导流设计

高桥水电站工程根据坝址的地形、地质条件和河床狭窄,导流流量较大的特点,选定枯期采用隧洞导流,围堰挡水;汛期采用泄洪表孔、冲砂底孔和导流隧洞联合泄流,坝体挡水的施工导流方案.根据坝址上游年实际历史洪峰资料,工程导流标准定为主汛期10 a一遇洪水标准,设计洪峰流量Q=609 m3/s.高桥电站于2003年11月上旬截流,实测截流流量8.9 m3/s,导流建筑物枯期实际最大泄水流量为30.73 m3/s,上游水位1 811.51 m,施工期间汛期最大来水流量为187.60 m3/s,上游水位为1 805.2 m.从电站导流实际实施情况看,施工导流设计是合理的.     

上游水电站围堰漫顶溃决条件下施工中期度汛水位数值模拟

比邻梯级水电站同期建设条件下,若上游水电站围堰遭遇超标洪水发生漫顶溃决,将严重威胁下游水电站施工中期度汛的安全,因此,对度汛水位变化过程进行数值模拟具有重要意义。基于水动力学理论方法,建立了上游水电站围堰漫顶溃决条件下中期度汛水位变化过程模拟的数学模型,并将该模型应用于大渡河流域某相邻梯级水电工程实例中。通过不同计算方案的数值模拟分析,结果表明:该模型及方法是可行的、有效的;相比于基于天然洪水流量的计算方法,所提方法更加贴近工程实际,且度汛最高水位明显增大,因而更有利于工程安全。研究成果为上游水电站围堰挡水条件下的施工中期度汛方案决策及防洪应急预案的制定提供了重要的理论依据。     

基于堰前最高水位最大熵分布的施工导流风险模拟方法

为直观描述围堰运行期导流风险率函数,准确进行施工导流风险评估,利用洪峰和洪量联合分布,以熵最大为原则推求最高水位分布密度函数,结合导流建筑物泄流不确定性,随机模拟堰前最高水位序列,提出了基于堰前最高水位最大熵分布的施工导流风险模拟方法,并计算导流风险率。实例分析表明,该方法模拟的施工洪水能较好地反映实测洪水系列,所推求的堰前最高水位分布密度函数合理,能弥补传统施工导流风险模拟难以反映围堰使用近期实测洪水过程真实情况的不足,在保证准确性的前提下提高了风险计算效率与普适性,可为施工导流风险分析与方案决策提供依据。     

考虑洪水过程不确定的施工导流风险计算

根据水利水电工程施工导流特点，建立了施工导流风险计算的数学模型，把施工导流风险定义为导流泄水建筑物的最大泄水流量超过其设计最大泄水能力的概率.在该模型中，可考虑到天然来(洪)水的洪峰流量、洪水总量和洪水过程线的不确定性.在此基础上，探讨了确定施工导流最大泄水流量概率密度函数的方法，并提出了用Mone-Carlo法计算施工导流风险的步骤和用简化近似法计算施工导流风险的公式     

大型河流导流之优化

大型水库建设项目的施工导流是一项富有挑战性的任务，导流系统的泄流能力及各部位尺寸的选择要服从社会、经济和技术方面的考虑，因此在优化设计过程中，必须综合考虑洪水演算过程和水力及水文不确定性的量化。通过大型河流导流优化模型，探讨洪水量级估算中不确定性、水力不确定性和洪水演算过程。     

基于Copula函数的桃林口水库防洪风险分析

为了对桃林口水库进行防洪风险分析,采用阿基米德Gumbel-Hougaard Copula连接函数,构建了入库洪峰与洪量的两变量联合分布模型,由随机抽样模拟洪峰和洪量系列,然后基于洪水类别生成洪水过程线。同时综合考虑了水库泄洪能力与水位库容关系水力不确定性因素,采用Monte Carlo法计算桃林口水库在现行常规调度条件下不同风险因子组合对应的水库调度风险定量关系。结果表明,桃林口水库防洪风险系统最主要的控制因素是水文风险,水力风险影响次之。降低汛限水位及采取合理的控泄方式可极大地减轻下游的防洪压力,而该调度方式下水库本身的风险率很小。研究成果为当地水库管理与防汛部门制定科学、合理的防洪规划,为未来合理利用洪水资源探索汛限水位动态化管理提供一定的参考。