有“龙头水库”的河流引水式梯级开发的水温累积影响

河流引水式梯级开发对水温造成了累积影响,为研究引水式梯级开发对水温的累积影响,本文采用垂向一维水温模型、增温率法预测各梯级水库的水温分布。 通过对预测结果进行分析,得到引水式梯级开发水温累积影响的三个表现形式：（1）“龙头水库”运行改变下游河道的水温分布规律,使春季升温推迟,秋季降温推迟,造成了水温延迟现象,由于水电梯级开发,这种延迟现象通过各梯级电站的引水隧洞传递到下游,导致下游梯级电站的延迟现象更加明显;（2）厂址处水温与天然情况水温相比趋于平坦化,梯级开发后,从梯级一至梯级五平坦化现象变得更加明显;（3）河流水温沿程变化幅度减小。研究结果可为河流水电梯级规划环境影响评价提供科学依据。     

水库调度对溪洛渡电站下游水温的影响

溪洛渡电站运行后将在春季下泄低温水,影响下游鱼类繁殖。研究通过改变水库调度方式来减免下泄低温水的影响。设计了3种水库调度方式,并采用立面二维k–ε温度模型预测溪洛渡电站库区水温及下泄水温。结果显示在1～6月升温期加大泄流量,降低库水位,会导致库区表层水温升高,斜温层下移,使引水口得到更多的表层温水,从而提高下游河道的水温。水库调度能一定程度上降低电站下泄低温水对鱼类产卵的影响。     

瀑布沟水库水温影响调查

为研究大型水库热力学过程的演变规律,于2012年4月~2013年5月对瀑布沟进行了现场原型观测。基于现场实测资料,采用对比和统计分析的方法,阐述了瀑布沟水库不同季节的水温结构变化规律,以及坝址上下游的热力关系。研究结果表明,瀑布沟库区水温分层等温线呈近似水平线,坝前垂向水温在高温期出现双温跃层现象,冬季库尾段出现冷水下潜现象;与坝址天然水温过程相比,电站下泄水温过程表现出了明显的均化效应和延迟效应,最大降温出现在4月达1.7℃,最大升温出现在12月达3.3℃;由于深层取水,电站下泄水温日过程具有较好的稳定性,取水口对坝前分层水体具有“抽吸”作用。     

瀑布沟水库水温影响调查

为研究大型水库热力学过程的演变规律,于2012年4月—2013年5月对瀑布沟进行了现场原型观测。基于现场实测资料,采用对比和统计分析的方法,阐述了瀑布沟水库不同季节的水温结构变化规律,以及坝址上下游的热力关系。研究结果表明:瀑布沟库区水温分层等温线呈近似水平线,坝前垂向水温在高温期出现双温跃层现象,冬季库尾段出现冷水下潜现象;与坝址天然水温过程相比,电站下泄水温过程表现出了明显的均化效应和延迟效应,最大降温出现在4月达1.7℃,最大升温出现在12月达3.3℃;由于深层取水,电站下泄水温日过程具有较好的稳定性,取水口对坝前分层水体具有"抽吸"作用。     

坝前区域3维水温数值模拟研究

为避免大型水库低温下泄对下游水生生物或灌区农作物造成不利影响,准确预测水库的坝前水温分布十分必要。为此,采用三维水温紊流数学模型,以横向平均的二维水温模型的计算结果作为三维模型的入流边界条件和初始条件,以已建成的二滩水库坝前1km范围内的水体为研究对象,进行了三维水温的数值模拟验证。将模拟计算的水温结果与实测的水温结果进行了对比分析,结果表明采用本文提出的方法能够较好地模拟坝前深水库区的水体水温分层流动和进水口前的水体流动特性。     

大型水库帷幕水温分层取水效果研究

为了探索减缓已建水库对下游产生的低温水不利影响的新措施,本文以某已建大型水库为例,开展了不同帷幕布设方式对改善下泄低温水效果的研究。采用立面二维数学模型计算某大型水库坝前垂向水温结构及下泄水温过程,设计了不同遮挡高度、淹没深度及距坝轴线距离等6个帷幕方案,并对各方案的流场及温度场进行了对比分析。结果表明帷幕设置将显著影响库区的浮力流动及垂向温度分布,三种局部遮挡方案下取水口的抽吸作用导致底层低温水体绕过帷幕被较多地引用,均不能有效提高下泄水温,而底部全遮挡方案的设置对提高水库下泄水温效果明显,但同时由于持续取用表层温水,库区水温显著降低。淹没水深应结合取水层厚度确定,当淹没水深与帷幕上层取水层厚度相近时有较好的低温水改善效果。坝前1km范围内帷幕轴线位置对下泄水温的影响不明显。建议水温控制帷幕的设计采用底部全遮挡,本文中底部全遮挡帷幕方案的下泄水温5月~8月较无措施时分别升高了3.4℃、2.1℃、1.1℃、0.4℃,帷幕提高下泄水温效果明显。本文成果可为帷幕分层取水设计提供重要的借鉴。     

滩坑水库建成后下游河道水温的预测

滩坑水电站下游为国家一级保护水生动物鼋的保护区.采用剖面二维水温模型对滩坑水库下泄水温进行了模拟,然后采用一维非恒定水流水温数学模型对建库后滩坑电站下游鼋保护区内水温变化情况进行了预测,对比分析了平水年条件下,不同电站开机组数和不同电站取水口高程条件下水库下泄水温对坝下游河道鼋自然保护区鼋的影响.分析表明可抬高电站取水口高程使下泄水温与天然水温较为接近,以尽量减小由于发电而给下游河道生态造成的不利影响.     

滩坑水库建成后下游河道水温的预测

滩坑水电站下游为国家一级保护水生动物鼋的保护区．采用剖面二维水温模型对滩坑水库下泄水温进行了模拟,然后采用一维非恒定水流水温数学模型对建库后滩坑电站下游鼋保护区内水温变化情况进行了预测,对比分析了平水年条件下,不同电站开机组数和不同电站取水口高程条件下水库下泄水温对坝下游河道鼋自然保护区鼋的影响．分析表明可抬高电站取水口高程使下泄水温与天然水温较为接近,以尽量减小由于发电而给下游河道生态造成的不利影响．     

山区小流域梯级开发的水温累积影响研究

山区小型河流比降大,为充分利用发电水头常采用龙头水库加引水式电站的梯级开发方式。本文通过对西南山区某小型河流的水库以及河道水温年内变化过程的观测,研究龙头水库加引水式电站的梯级开发方式对河道水温过程的累积影响。观测结果表明龙头水库蓄热作用明显,春夏季龙头水库水温分层现象显著,坝前垂向温度梯度为0.15℃/m;坝前取水口对水库上层水体有一定抽吸作用,抽吸高度约8m,下泄水温比取水口中心高程水温高1.3℃;从全年变化过程看,电站下泄水温过程较天然水温过程滞后1个月,3~4月表现出明显的低温水现象,9~12月表现出明显的高温水现象,月均水温最大差异分别为-1.7℃和2.8℃;同时观测结果显示水流经过引水式梯级后水温基本不变,首尾相连的引水式梯级导致龙头水库的下泄低温水较难恢复,春季低温水现象沿程累积增强, 秋冬季高温水现象则沿程有所减缓。     

大汶河梯级拦蓄水库富营养化评估

基于大汶河沿线4个监测点2007—2014年水质资料,分析溶解氧、化学需氧量、氨氮等9项指标的年际变化特征,采用灰色模式识别模型评价大汶河水质状况。通过9个梯级水库2015年丰、平、枯水期水质现场调查,分析氮、磷营养盐时空变化特征,运用加权综合营养状态指数法评价梯级水库营养状态。结果表明：2007—2014年间,受流域内各项减排措施影响,大汶河有机污染得到有效缓解;受拦蓄工程影响,河段内TP明显变优,TN总体变差;灰色综合指数表明,水质状况整体有所好转,且季节波动趋于平稳。因污染程度不同,梯级水库富营养化状态有明显差异,部分库区丰水期和枯水期已分别爆发蓝藻和硅藻水华,不同水期因下泄流量不同等造成流动条件的差异,对库区水质有较大影响,水污染程度、工程拦蓄与运行造成的流动条件差异共同对库区内藻类生长与爆发产生重要影响。     

电力系统中梯级水电站日运行方式最优化研究

本文视梯级水电站为电力系统中的子系统,将系统给定的日负荷作为运行必须满足的约束,以一个日调节周期内耗用水量最小为优化准则,采用离散微分动态规划的迭代算法逐次逼近最优解——子系统负荷在梯级电站间的最优分配。本文尝试着将梯级电站的优化调度与各级电站的厂内经济运行统一起来考虑,而厂内经济运行又考虑了电站下游的不稳定流。本文以新安江、富春江梯级为算例。计算表明:优化运行方式较之现行运动方式,效益是可观的。本文阐述的方法是可行的。     

基于嵌套优化的梯级水电站日总负荷分配研究

电力电量平衡是电力调度部门进行效益均衡,合理安排电站运行的重要手段。梯级水电站水力联系紧密,经常作为一个整体参与全网电力电量平衡。针对梯级水电站整体参与电力电量平衡后,总负荷在梯级水电站间的协调分配问题,本文建立了梯级水电站短期日总负荷分配模型,为了在负荷分配的过程中同步得到梯级各电站的优化运行方案,提出了模型求解的嵌套优化算法,算法以梯级总蓄能最大为外层优化,寻优计算过程中嵌套以发电量最大化为目标的短期优化计算单元为内层优化,外层优化实现了日总负荷在梯级各电站间的合理分配,同时内层优化计算单元实现了各电站优化运行方式的生成。以大渡河大岗山及以下梯级水电站为例选取了典型日进行实例计算,计算结果表明：优化分配方案通过控制性水库的水量调节作用满足日总负荷目标要求,同时其余调节能力较弱的水库日初末水位保持一致,且日内水位变化过程较为合理,有效利用了水库的调节能力;另外梯级各站均无不合理弃水,负荷过程在同一峰平谷时段内平稳,并且满足一定的峰谷比的要求,能为电网制定并下达梯级发电计划提供实用参考。总体来看,本文提出的日总负荷分配模型与嵌套优化计算方法原理简单、易于操作,能够实现梯级电站间的水量电量的合理匹配,达到高效利用水能资源的目的。     

浅谈田湾河梯级水电站AGC的实际操作

作为梯级水电站联合优化调度的核心环节,梯级水电站自动发电控制AGC（AutomaticGenerationContr01）的研究受到重视,本文结合田湾河梯级水电站运行的实际情况,就自动发电控制AGC的基本功能及实际操作应用进行阐述,为其他流域梯级电站应用AGC功能提供参考意见。     

锦屏Ⅰ级水电站主-支库耦合的水温及水动力特性研究

支流流量较大时,干支库水体交换复杂,互耦作用明显,为探究主-支库耦合的水库水温分层特性和汇口处水动力特征,作者采用立面2维水温数学模型对锦屏Ⅰ级主库及支库水温进行了反演。结果表明模型对锦屏Ⅰ级水库主-支库耦合的库区垂向水温结构以及下泄水温过程模拟效果良好。采用水体稳定系数分析主库及支库的分层时空变化特性,锦屏Ⅰ级主、支库库区水温总体呈稳定分层状态,主库变动回水区在6-9月垂向混合均匀,在10月一翌年2月水体分层强度均大于库区断面,库区呈现6-8月分层强度大于9月一翌年5月的规律;支库水温结构类似,但分层强度总体大于主库,纵向尺度上呈现库尾到汇口分层逐渐减弱的规律。由于小金河支流流量较大,锦屏Ⅰ级主库对支库的倒灌呈现明显季节性变化,倒灌主要发生在Fr数较小的6-7月,其分层异向流动明显,主支库水体交换显著;汛期随着支流流量增大,Fr数增大,支流由库区中上层流出,受主库倒灌影响较小;枯水期,分层异向流动弱,主库与支库之间水体交换较小;水位消落期则没有明显的倒灌。     

时间尺度对梯级水电站发电调度建模准确度影响分析

随着梯级水电站的陆续建成投运,梯级水电站开展联合精细化调度的相关研究,如：模拟长系列径流资料提取调度规则、历史运行过程的优化调度水平精确评价等,对确定性径流情景下梯级水电站联合调度精细化模拟提出了新需求。然而,传统的梯级水电站精细化调度建模研究多集中在水电站水电能转换关系、梯级水电站间水力联系的精细化模拟等方面,关于模型时间尺度对模型准确度影响的研究较少。在确定性径流情景下,模型时间尺度也是影响调度模型准确度的关键因子之一,且其对模型准确度的影响受其他诸多因子的扰动,呈现复杂的关联关系。因此,从理论分析和实例分析2个方面,研究了确定性径流情景下时间尺度对梯级水电站发电调度建模准确度的影响。本文运用控制变量法及逐步逼近的思想分析并推导了影响不同时间尺度调度模型准确度的关键因子,确定了弃水量计算偏差、径流量大小、径流期内变化及初末水位差等关键因子,并定性分析了上述关键因子扰动下模型时间尺度对调度模型准确度的影响。在此基础上,针对金沙江下游梯级水电站实例,以理论分析成果为基础,运用工况设定-模拟计算-结果统计分析的方法,对金沙江下游梯级水电站不同调度期下不同时间尺度模型准确度进行了定性、定量分析,进而依据上述分析结果建立了金沙江下游梯级水电站多尺度发电调度模型。模拟结果一方面证明了理论分析结果的正确性;另一方面表明所构建的多尺度发电调度模型能够较为准确地反映水电站实际工况,且同时能有效减小调度问题的规模,为梯级水电站的调度规则提取、历史调度评价等提供切实可用的发电调度模型,同时,可为大规模梯级水电站群联合调度问题的降维求解提供新思路。     

可变容差法优化设计梯级水库群有效库容

本文应用系统工程学原理,以梯级水电站群保证出力最大为准则,水轮机运行要求为约束条件,建立了以水力发电为主的梯级水库群最优有效库容的非线性规划模型,並且应用有约束最优化方法——可变容差法和电子计算机技术成功地优选了四川省某河流上十七个梯级水电站的有效库容。     

玉溪水电站大坝下游最小流量的推求

根据瓯江丽水段(龙泉溪)的水资源分布情况和玉溪水库水资源利用特点,对水库下游河道的水环境质量进行了一些分析研究和探讨,并对下游河道生态、航运、灌溉、景观等需水量进行了分析,重点对水库下泄流量进行了预测,并提出了水库下游最小下泄流量的确定方法,拟订对策措施与建议.     

基于优化组合方案的梯级水库泄洪闸门数字化及其应用

水库防洪优化调度不仅能减少洪水灾害,而且还能实现洪水资源化,提高水库的运行效率。但是以往的流域梯级水库的联合防洪调度研究往往只计算水库泄洪流量过程,没有考虑泄洪闸门的具体操作情况。根据闸门运行要求,总结水电站的闸门启闭条件,并制定泄洪闸门数字化表格。闸门数字化表格用来解决闸门泄流的约束问题,数字化表格过程需要计算若干个子单元,每个单元为计算在给定的水位下,由特定的流量范围内的闸门组合组成,每个单元里面有多种不同类型的组合方式,每种组合方式下有多个代表性闸门组合。应用数字化表格可依据水电站的期望下泄流量,采用二分法搜寻闸门组合方案,选取闸门开度离差平方和最小和闸门开度变化个数最少作为目标函数,并对闸门下泄流量与多步骤逐步优化算法计算的流量间的误差进行修正,进行水电站泄流量实时分配,更快速准确地对闸门开度进行调整。结合某流域下游梯级水库洪水优化调度进行了实例计算,考虑闸门运行的防洪优化调度的下泄流量较原电站实际运行的下泄流量均匀,并且通过对相邻两时段闸门开度的比较和优化,减少了电站闸门开启次数,获得的优化调度闸门运行优于实际调度情况,结果表明泄洪闸门数字化表格方法正确。     

高水电比重系统中梯级水电群与风光电站协调调峰优化运行策略

全球环境和气候问题的加剧,凸显了发展以水电、风能和太阳能为主的清洁能源的迫切性.在高水电比重系统中,梯级水电站需要同时承担峰荷和基荷,如何协调梯级水电站与间歇性风光电站的出力用以优化调峰能力具有重要意义.在此背景下,考虑风光电站出力的不确定性,提出梯级水电群与风光电站协调调峰优化运行策略,一方面利用梯级水电群出力可调的优势,增大系统接纳风光电站出力的能力,尽可能平抑负荷波动、减小系统的调峰压力;另一方面对非线性的水电转换函数进行线性化处理,方便模型求解.最后,以某高水电比重系统作为算例进行仿真验证,结果验证了所提优化策略的正确性和有效性.     

流域梯级水电优化调度模型与方法研究综述

我国大水电集中投产,形成大型流域梯级水电站群,使得如何做好梯级水电站群的调度运行工作,实现大范围资源优化配置显得尤为重要。阐述了我国水电发展现状;根据梯级水电在不同时间尺度下的运行特征和任务需求,对中长期/短期调度、日前调度和实时调度的目标函数与约束条件进行总结。优化算法方面,探讨了优化调度模型降维方法,重点分析了动态规划算法、遗传算法、粒子群算法的并行特征,并介绍了并行计算技术的实际应用。最后,针对未来梯级水电参与电力市场面临的问题及后续研究方向给予展望。