水电站经济运行研究中电源模型的分析与计算

本文对水电站经济运行研究中的电源模型进行了研究，建立了机组段流量特性曲线的变次数多项式模型，对水电站上、下游水位计算模型和水库模型进行了分析讨论．     

基于水位指数计算的下游不稳定流对水电站优化调度的影响

为满足水电站优化运行计算在求解时间和求解精度上的要求,提出了基于水位指数规律变化假设的下游不稳定流计算方法及计算系数的确定方法.该计算方法比较简单,且有理论根据.分析了下游不稳定流对水电站最优运行方式的影响,推导了水、火电站联合优化运行时的等微增率原则公式,讨论了附增当量的物理意义及影响因素,最后提出了考虑下游不稳定流影响时的水电站运行方式的最优化原则和计算方法.     

长江螺山站水位流量绳套曲线关系预报研究

运用BP人工神经网络建立了长江螺山站水位流量绳套曲线关系预报模型.选取模型影响因子时,用上游站点及本站的前期水位、流量过程反映洪水涨落率、下游站点水位反映下游变动回水的顶托作用.为提高螺山站高流量时的预报精度,提出了以水位流量的变幅作为BP网络模型输入和输出的方法.多个算例的计算结果表明,模型影响因子选取合理,预报结果精度较高.采用变幅进行计算的方法能进一步提高预报精度,在洪水预报研究中具有推广应用价值.     

过渡过程中尾水管进口压力分布模型试验

以水布垭电站为依托,针对水轮发电机组尾水管进口动水压力问题进行了带机组模型试验,试验采用正态模拟,进行了100%流量、部分流量及下游不同水位等一系列研究,并对工况D3进行了恒定流三维计算,结果表明尾水管进口断面压力在恒定流及过渡过程中均呈不均匀分布,此外对其原因进行了分析,研究成果对水电站设计和研究具有一定的参考价值.     

渠系流量主动补偿运行控制研究

南水北调中线干渠控制运行将主要采用下游常水位运行方式,但该运行方式与以需求型为主的下游运行概念相结合时,渠道系统响应和恢复特性较差.根据渠系下游实时水量需求进行流量主动补偿,同时利用渠池实时目标水位进行反馈控制,使渠系在流量主动补偿作用下实现下游常水位运行;结合渠道水力学特性建立该运行方式下的渠系运行控制数学模型,并以南水北调中线工程京石应急渠段作为典型渠系进行了计算机仿真.结果表明,采用新的运行控制方式,渠道系统获得了较好的响应和恢复特性,有效地解决了传统下游常水位运行方式与需求型运行概念兼容性差的问题.     

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。     

河流景观生态环境需水量计算方法研究

在总结了国内外生态环境需水量研究的现状的基础上,针对水资源丰富地区景观河流的景观与生态的保持,提出了景观生态环境需水量计算方法.景观生态环境需水量是维持河流与其水文周边景观生态系统的结构和功能的完整性不受破坏所需的水量.在计算景观生态环境需水量时,首先通过研究一定时期内的河流生物相与河道湿周的关系,确定河流水域空间大小与河流生态系统的关系,再通过选取确定关键断面,查阅历史资料,确定该断面水位与下游周边景观的关系,统计计算该断面的水位与流量关系,最终确定下游景观与关键断面流量的关系.最后,采用权重--属性决策分析的方法确定适当的景观生态环境需水量.为了说明以上观点,以漓江为例,计算了漓江的景观生态环境需水量.     

机器学习在河流流量参数估计中的应用

针对经典水位流量关系模型在刻画河流动态变化特性时存在的局限性,提出采用局部加权回归算法估计河流流量;为了提高参数估计精度,提出一种聚类局部加权回归方法。首先对训练样本进行聚类,然后使用k-最近邻方法将新的水位样本划分进最恰当的聚类中,最后估计河流日流量。该方法在估计过程中,避免了不相关信息的干扰,从而提高了日流量数据估计的效率和精度。利用某水文站的实测数据对方法进行测试,仿真结果表明该方法估计精度较高,为水位流量关系模型参数估计提供了新的有效方法。     

小型水电站水库优化调度新模型探讨

针对目前水电站水库优化调度计算中,电站出力系统和水头损失近似取值计算导致优化计算结果并非真正最优的问题,提出了小型水电站水库优化调度新模型,该模型以水库优化调度模型为主模块,以水电站厂内优化运行为子模块,在用动态规划求解主模块过程中,调用水电站厂内优化运行于模块,由于子模块以机组的实际动力特性为依据,而且将电站引水系统和尾水系统由于机组组合方式不同所出现的不确定因素纳入优化设计之中,可有效地解决电站出力系统和水头损失近似计算的问题,且计算结果更加准确,可靠。     

长江中游典型测站1998年洪水位变化特性

采用最小二乘法对螺山站水位流量关系进行了多项式曲线拟合,以形成平均的水位流量关系曲线,在消除水位流量关系绳套曲线的影响后分析比较螺山站同流量下水位变化的原因:由于河道泥沙淤积、滩地开发利用,致使过水断面减小,过水能力降低,流量较小时同流量下水位抬升明显;同时在大流量时由于洪水漫滩,水流阻力增大、泄流不畅,造成比降变缓,因而同流量下水位也有所抬高.建议在确定防洪标准和堤防加高时,应充分考虑大流量时同流量下水位升高这一特点.     

基于上-下游水电站协商定权的施工导流方案决策模型

基于上游水电站控泄的施工导流方案决策具有多目标性和双边冲突性特点。提出将上游水库汛限水位和下游水电工程施工导流标准的组合作为施工导流方案可行集,在建立方案综合评价指标体系的基础上,考虑水文、水力不确定性,利用Monte-Carlo方法估算各风险效益指标值。基于协商定权理论,将指标权重的分配作为决策过程中上-下游水电站之间冲突和争议的焦点,构筑冲突双方的协商定权局势,并将熵权引入到损失函数计算模型的构建中。工程实例分析表明,模型和方法是可行的、有效的,协商后的指标权重分配更加均衡与全面,反映了双方冲突的协调与解决,决策结果可靠,为上游水电站控泄条件下施工导流方案优选与风险调控提供新的思路和方法。     

新型射流消能的流态演变与极限临底流速研究

本文列举了多个水电站采用挑流及底流消能的应用情况及泄洪雾化特点。针对向家坝水电站所采用的多股多层水平淹没射流的消能型式,分析了影响其效率效果的17个物理参数。表孔单独泄洪条件下,消力池内分别呈自由射流、半潜射流、淹没射流及回复底流的流态演变;中孔单独泄洪条件下,随下游水位的变化,其出现偏流,并随下游水位的升高而消失,同时空间扩散比对其流态演变影响明显;联合泄洪,下游水位对其流态演变影响明显,同时表孔适当收缩对流态改变影响明显。研究表明：表孔单独泄洪,影响其最大临底流速的参数为出口跌坎高程和水流弗氏数;中孔单独泄洪,影响最大临底流速的参数主要为出口跌坎高程和跌坎底坡比;联合泄洪,影响其最大临底流速的为表孔收缩比、表孔侧收缩比、表中孔出口高程差、表中孔出口水流弗氏数及中孔跌坎底坡比。本文展望了高水头大流量低雾化泄洪消能的研究前景。     

水库下游清水冲刷影响下的河道调整规律研究

水库修建后,改变了河道来水来沙条件,建成初期,由于泥沙被拦截在库内,下泄水流基本为清水,一般会对下游河道造成一定程度的冲刷调整.采用平面2维水沙数学模型研究了大渡河某水电工程修建后,对下游河道的清水冲刷影响,分析了水位、流速、河床冲淤等参数在常遇洪水作用下的变化.研究表明,清水下泄可以带来下游河道断面形态的调整,河床总体冲刷下切,流速分布趋于均匀,水位明显降低.     

大通水文站水位流量单值化研究

大通水文站位于长江下游,在其流量、水位资料整编工作中,一直采用连时序法,因而工作强度较大、成本较高,且极易出现人为误差。为解决以上问题,提出采用落差指数法进行数据处理,同时在确定单值化后流量与水位之间的关系时,多项式函数和指数函数是常用的两种函数关系。为研究落差指数法用于大通水文站资料整编中的可行性以及采用不同函数关系对处理结果的影响,编写了相应的Matlab程序,并以大通水文站2011年和2012年实测的水位和流量数据为例,获得该段时期内的对应参数。结果表明:(1)落差指数法在大通水文站的资料整编中具有较好的适用性;(2)该水文站单值化后的流量与水位间更符合多项式函数。     

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。     

梯级电站运行调度与经济主体利益协调研究

在水电梯级运行调度中,事关经济主体利益和工程防洪安全.以头电站和好溪电站的业主因水位衔接问题发生的利益冲突为例,分析了冲突发生的根源在于水位的变化引起了多元化主体间利益分配的不均衡,同时通过对协商、协调、复议等程序措施解决过程的剖析.     

阿海水电站左岸开挖边坡稳定性分析研究

在水电站建设中,由于开挖而形成的一些高边坡,其稳定性状态是影响水电站建设能否顺利进行的关键问题之一.阿海水电站工程地质条件复杂,针对左岸开挖形成的岩质边坡,考虑了不同水位变化、地震、降雨等,对其典型边坡进行稳定性分析研究.采用极限平衡法定量分析了各种工况下的安全程度,同时使用有限元强度折减法进行了应力变形和稳定性分析.在此基础上,提出了对应的边坡治理措施,为阿海水电站的边坡治理提供理论参考.     

自适应模糊PID控制器在可调式射流泵供水系统中的应用

在高水头电站中,为满足技术供水水压的要求,经常采取多种减压措施,而利用可调式射流泵进行减压的技术供水系统,在国内还较为少见.结合越南儒桂水电站,采用可调式射流泵技术供水方式,介绍了其技术供水自动控制系统的构成.针对恒压供水系统具有多参数、非线性、大时滞的特点,设计了一种自适应模糊PID控制器.该控制器能够对供水系统中的水压调节进行有效控制.控制系统采用自适应模糊PID控制器后,控制系统的响应速度加快,超调量减小,过渡过程时间大大缩短,振荡次数少,具有较强的鲁棒性和良好的稳定性.实际运行结果验证了所提出方法的有效性和可行性.     

向家坝日调节非恒定流对下游航运条件影响研究

水电站日调节产生的非恒定流常恶化下游河道的适航条件,需提出适合下游航道安全通航的水流控制参数。结合向家坝水电站下游日调节工况的水动力模拟计算和物理模型试验,分析了枯水期向家坝水电站不同运行工况下的非恒定流传播特性及其对水位变幅、流速、比降等航运水力要素的影响规律,并通过自航船模试验进一步给出了代表船型在重点航段通航上行的条件要求。研究结果表明：向家坝日内的调峰幅度和调峰变率不宜过大,建议日调节运行方式按枢纽下游水位最大小时变幅不超过1.5m/h、最大日变幅不超过4.5m/d进行控制,对向家坝下游航运影响较低。     

小型水电站水库优化调度新模型探讨

针对目前水电站水库优化调度计算中 ,电站出力系数和水头损失近似取值或计算导致优化计算结果并非真正最优的问题 ,提出了小型水电站水库优化调度新模型 .该模型以水库优化调度模型为主模块 ,以水电站厂内优化运行为子模块 .在用动态规划求解主模块过程中 ,调用水电站厂内优化运行子模块 .由于子模块以机组的实际动力特性为依据 ,而且将电站引水系统和尾水系统由于机组组合方式不同所出现的不确定因素纳入优化设计之中 ,可有效地解决电站出力系数和水头损失近似计算的问题 ,且计算结果更加准确、可靠