水库防洪错峰调度风险分析方法及应用

水库防洪错峰调度是一种利用下游区间洪水预报信息的防洪预报调度方式,能有效减小水库防洪库容,提高洪水资源利用率,但受区间洪水预报、水库下泄洪水传播时间、调度滞时等不确定因素的影响,水库下游防洪风险的可能性将增加。综合考虑多个不确定因子,采用蒙特卡洛法、风险标准法等,提出了基于错峰调度规则的拟定、风险的定义、风险因子的识别与量化、风险率计算、方案决策过程的水库防洪错峰调度风险分析的流程与方法,并将上述方法应用于海河流域的密云水库。研究结果表明:通过采用提出的防洪错峰调度方案,密云水库能抬高汛限水位2.0 m,减小防洪库容3.09亿m3;而承担的水库防洪错峰调度风险率仅为11%;延长错峰时间能显著降低防洪错峰调度的风险。     

红水河龙滩、岩滩梯级水库汛末优化调度策略

针对汛末防洪与兴利的矛盾,在分析汛末洪水特性的基础上,考虑梯级水库上下游之间的水力联系,以满足流域防洪安全为前提,提出了"库容高低配"调度模式,通过预泄能力约束和库容补偿调度,建立了基于"库容高低配"策略的水库群汛末蓄水调度模型,制定梯级水库汛末优化调度方案。通过红水河流域龙滩、岩滩水库2017年的汛末优化调度实践得知,龙滩、岩滩水库开展汛末联合优化调度,利用部分库容对中小洪水进行调节,适当抬高水库的汛末运行水位,可以显著提高流域洪水资源化利用效率,充分发挥龙滩、岩滩水电站的综合利用效益,通过汛末优化调度方案在确保流域防洪安全的前提下,可增加发电5.37亿kW·h,减少弃水16.63亿m~3。     

水库防洪全面风险率模型研究

较全面地分析了水库防洪风险计算中存在的各种不确定性量，探讨了这些不确定性量的分布及其参数的确定方法，着重研究了水力风险计算问题；并针对一个实际水库，考虑防洪库容的滞洪削峰作用，初步研究了水库防洪全面风险率模型应用问题．     

大型供水工程预报调度模型系统研究

建立了大型供水工程预报调度模型系统,包括由ＧＭ（１,１）,ＡＲＭＡ（２ｎ,２ｎ－１）等模型组成的来用水年、月、旬组合预报模型,水源水库和供水区水库自优化模拟调度模型及水库余留库容模糊决策模型等;提出了水库余留库容模糊决策方法．经实例验证计算,表明该模型系统是可行的．     

考虑梯级水库库容补偿和设计洪水不确定性的汛限水位动态控制域研究

汛限水位动态控制本质上是风险调度的范畴,其最主要的风险源来自于入库洪水的不确定性。不仅包括由于预报误差带来的实时调度风险,还包括由于设计阶段对于设计洪水不确定性考虑不周而存在的潜在防洪风险。本文针对梯级水库,提出了一种考虑库容补偿和设计洪水不确性的汛限水位动态控制域求解新方法。通过分析梯级水库库容补偿调度原理,定义了水库极限汛限水位上限值,并给出了考虑设计洪水不确定性的防洪风险定量表达式。以Copula函数为工具建立上游和区间天然来水的联合概率密度函数,求出下游遭遇某一设计洪水时,上游可能出现的洪水范围,从而得到考虑梯级水库调蓄作用的不确定性设计洪水。通过反复迭代计算最终得到兼顾防洪风险与兴利效益的汛限水位动态控制域。将该方法运用在考虑潘口库容补偿作用的黄龙滩汛限水位动态控制域计算中,并与同频率法和典型年法比较,得到以下结论：1）所提方法能通过挖掘历史洪水信息,为模拟梯级水库设计洪水不确定性提供参考信息;2）相对于同频率法和典型年法,所提方法推求的汛限水位动态控制域更加的安全;3）黄龙滩水库汛期运行水位可以从[240,247]m变为[240,248.21]m。可使汛期来水较多的2000年和来水较少的1994年分别增加发电量0.13和0.11×10⁸ kW·h。所提方法能充分考虑梯级水库库容补偿和设计洪水的不确定性,能得到不增加防洪风险的水库汛限水位动态控制域。     

梯级水库群泄洪设施联合调控研究

洪水灾害是我国最严重的自然灾害之一,水库防洪调度是有效避免或减轻洪水灾害的重要手段。当前水库防洪调度主要是运用优化算法获得水库的优化调度决策方案,鲜有考虑水库泄洪设施的运行控制,往往导致优化调度结果难以付诸实施。鉴于此,本文通过开展梯级水库群泄洪设施运用数字化,构建梯级水库群泄洪设施运用数据库,建立梯级水库群联合防洪调度模型,研究梯级水库群泄洪设施联合调控策略,并以雅砻江下游梯级水库群泄洪设施联合运行为例进行验证。结果表明：优化调度方案充分利用防洪库容调蓄,其泄流量过程比常规调度更加均匀,极大程度的削减了洪峰流量;同时,优化调度方案中梯级水库群泄洪设施变化总次数较常规调度明显减少,泄洪设施组合方案调整的频率明显降低。研究成果对推动梯级水库群防洪优化调度向泄洪设施运行控制的精细化和智能化转变,提升梯级水库群防洪调度管理水平具有重要的理论意义和工程实践价值。     

AO组件技术在水利信息管理中的应用

应用组件库ArcObjects中的组件研制了某水库的库容和淹没面积的计算功能模块,分析了功能模块的基本原理,建立了基于AO的计算方法,并和传统方法进行了比较.结果表明,基于AO的计算方法得出的结论精度更高,在防洪、调度、洪水综合利用方面能够提供精确的、科学的决策依据.     

水库防洪全面风险率模型研究

较全面地分析了水库防洪风险计算中存在的各种不确定性量，探讨了这些不确定性量的分布及其参数的确定方法，着重研究了水力风险计算问题；并针对一个实际水库，考虑防洪库容的滞洪削峰作用，初步研究了水库防洪全面风险率模型应用问题。     

大藤峡水库的防洪能力

首先分析了龙滩水库的防洪效果,然后综合考虑各方面因素制定了防洪效果最优的大藤峡水库防洪调度方式,并通过调洪演算分析了大藤峡水利枢纽15亿m3防洪库容所能达到的最大防洪能力.结果表明,大藤峡15亿m3防洪库容基本可以满足"将梧州100年一遇洪水削减为50年一遇,兼顾削减梧州其他类型100年一遇以上洪水"的核心防洪目标,同时对于桂平、平南和藤县县城的防洪作用可以做到将30～50年一遇洪水基本削减到30年一遇,大部分削减到20年一遇以下.     

隔河岩水库防洪库容的风险利用

通过对水文实测系列随机模拟系列的统计计算，对隔河岩水库汛期预留的５亿防洪库容减轻长江荆江段河道分洪机率的作用作了分析，在此基础上研究了汛期隔河岩水库根据长江宜昌站来水情况适当超蓄和提前预泄的可行性，计算了由此带来的风险和效益，同时强调目前加强水情预报和建立调度规程的必要性。     

考虑干支流倒回灌的小浪底水库异重流模拟

小浪底水库支流众多,支流库容占总库容的41.3 %,干支流倒回灌对干流洪水演进和库区淤积过程有重大影响,为此本文提出了考虑干支流倒回灌影响的水库一维明流及异重流耦合模型。推导了不同类型倒回灌引起的水沙控制方程附加项,并提出了相应的水沙耦合形式的浑水明流与异重流控制方程。针对不同的倒回灌形式提出相应的倒回灌流量计算方法：对于干流水位涨落引起的干支流倒回灌,提出了零维水库法在使用有限体积法的数学模型中的实现方法;对于异重流向支流的倒灌,采用考虑支流底坡影响的异重流倒灌流量公式计算。将这两种方法与已建立的水库一维明流与异重流耦合模型结合,模拟了2006年小浪底水库调水调沙实验的完整过程,对库区内水位下降、上游段冲刷及人工异重流形成与发展均做出了较为准确地模拟。模拟结果显示,干支流倒回灌过程对于异重流厚度变化过程和调水调沙出库沙量有显著影响,对于汛前泄水阶段库区水位下降速度也有一定影响,支流淤积在一次异重流过程淤积总量中可达43.5%。相对于简化干支流倒回灌过程的计算方法,该模型对异重流排沙比的预测效果更好,证明其有助于实现更加科学合理的调水调沙方案设计。     

拉普拉斯方程有限差分表达式之改进——隔点取元公式

本文利用矩阵求逆的办法,得到隔点取元公式。对于拉普拉斯方程,利用隔点取元公式求解时,可以节约近3/4的计算机内存单元,同时能加快收敛速度,而且没有增添额外的计算工作。     

水库异重流潜入点流速分布及其判别式改进

异重流潜入条件是描述异重流潜入运动的关键参量。异重流潜入条件中含沙量与潜入弗如德数为隐性关系,是由于以往研究对潜入点垂线流速分布未能给出适当的数学表达式。通过对异重流潜入点处垂线流速分布物理图形的数学分析,利用小浪底水库2004-2015年调水调沙期异重流潜入点资料,得到水库浑水异重流潜入动量修正系数理论值1.2,小浪底水库实测值为1.13,均为常数。在此基础上,对异重流动量修正系数进行水槽试验资料和实测资料验证,推导获得了新的水库异重流潜入点判别关系式,小浪底水库和三门峡水库实测资料计算结果表明,该流速分布可以描述潜入处的流速分布状况,新的潜入点判别式更符合实际。该成果可为小浪底水库调水调沙预案编制和数学模拟提供技术支撑。     

闹德海水库延长蓄水期运用方式研究

采用一维泥沙数学模型就拟定的4种水库调度运用方案进行了计算分析,得出闹德海水库在6～9月低水位蓄水运用时遇洪水敞泄,能够在基本保持库区泥沙冲淤平衡的前提下,延长蓄水天数。     

缓坡率膨胀土加筋路堤局部稳定性分析

根据大气影响深度理论和调查结论,提出了加筋路堤的破坏模式,利用格栅变形和土体膨胀变形的相容关系,结合室内有荷试验结果,提出了允许变形的膨胀压力的计算方法,推导了膨胀土加筋路堤的局部稳定性计算公式并对南宁至友谊关公路的加筋路堤稳定性进行了计算。膨胀压力不同于室内试验的膨胀力,是土体允许变形以后的压力,其值小于或等于室内试验得到的膨胀力;下滑力由裂缝中土体吸水后产生的膨胀压力提供,抗滑力由滑动面上土体与筋材的摩擦力和筋材的锚固力共同提供,适当提高填筑含水量可以降低下滑力;文中提出的局部稳定性计算公式可用以验证膨胀土路堤加筋设计的合理性。     

格林公式在基坑地下水控制问题中的应用

介绍一种用于地下水二维渗流问题分析的显式有限单元法，给出有关数学模型和基于格林公式推导的计算方法，并给出武汉建银大厦深基坑降水工程计算实例。实际应用表明，它是基坑降水工程优化设计与实时控制的一种有效的数值计算方法。     

基于LAMMPS系统的集群运算系统架构

为解决分子动力学计算系统LAMMPS（Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator）运算数据量大、不易控制的问题,应用云计算方法,设计了智能化、高效化的集群LAMMPS运算系统架构。该架构将FTP（File Transfer Protocol）存储技术、UDP（User Datagram Protocol）快速网络传输、LAMMPS分子动力学计算技术相结合,降低了运算过程中的人工干预,提高了分子模型处理效率,并为分子级别物理、化学的计算机仿真研究提供了新的集群化解决方案。     

采用非线性水库假设的基流分割方法及应用

介绍了基于非线性水库假设的基流分割方法. 该方法的主要特点是假设径流退水过程中的土壤蓄水量和出流的关系是非线性的,即S=aQb. 通过优化方法率定出非线性关系中的两个参数 a和b 的值后,采用逆向推导公式,将基流过程从总径流中分割出来. 该方法在汉江的牧马河流域上进行了应用,所得到的基流过程和采用滤波方法求得的结果基本一致.     

推求水库兴利库容的一种改进方法

本文从水库兴利调节计算的基本方程出发,通过对水库面积～库容曲线局部线性化,推导出一种推求水库兴利库容的改进方法。这种方法计算简单,精度较高,不仅适用于年调节水库,对多年调节水库更为有效。