黄河上游梯级水量调度与宁蒙河段冰情变化关系调研分析

总结了具有调节性能水库在开河期改善了下游临近防凌河段开河形势的调度经验，调左了龙羊峡，刘家峡水库联合运用前后，水温地下游河段的影响范围及其冰情变化及水量对下游宁蒙河段冰情和封开河形势的影响，研究了影响内蒙河段防凌调度及其凌汛安全的工程因素，并提出了改善目前内蒙防凌河段封开河形势与提高黄河上游龙刘梯级水库综合利用效益的有效途径。     

海勃湾水库库区桥位壅水的冰凌模型试验研究

黄河内蒙古河段海勃湾枢纽是一项防凌、发电综合利用的水利枢纽工程,建成后将对其上下游的防凌安全产生深远的影响.本文通过对冰凌运动模型相似条件的分析,重点以水流条件相似和浮冰运动条件相似为基础,建立了其上游河段约15公里附近的河道模型和冰凌输移模型,按海勃湾水库修建与否、不同流凌密度及不同流量级,对其上游乌达铁路新桥附近开展了多组次冰凌模型试验.试验结果表明,在无水库情况下,小流量级别的流凌相对更容易在桥位处形成卡冰结坝、壅高水位;在有水库的情况下,由于库区回水的影响,不易在库区桥位附近形成严重的冰凌险情,水库的修建,对库区桥位附近的冰情无不利的影响.研究成果对黄河海勃湾河段冰凌运动的模型试验进行了探索性的研究,为分析海勃湾水库的建立对上游库区内桥位附近防凌的影响提供了可供借鉴的参考.     

基于风险分析的刘家峡水库防凌调度控制指标设置

通过建立基于投影寻踪聚类的黄河宁夏、内蒙古河段凌灾风险综合评估模型,对防凌期刘家峡水库不同控泄方案进行了凌灾风险评估计算,并由此设置了防凌期刘家峡水库调度关键节点控制指标,最终推荐了防凌期刘家峡水库运用控制方案,上述研究成果可供黄河上游梯级水库防凌调度决策参考。     

西北寒旱区高坝水库的水温与冰情研究

为探究西部寒旱地区水库修建对水温、冰情的影响,采用垂向一维水温冰情模型及纵向一维水温模型,对黑河黄藏寺水库库区和坝下游河道水温、冰情进行了预测,并与建库前进行了对比和分析。研究结果表明:黄藏寺水库水温结构为分层型,冬季坝前水温呈逆温分布,水库的修建对库区及坝下河段冰情程度有一定的弱化,初冰时间较建库前推迟约1个月,冰情持续时间减少约20天,最大冰厚由建库前的0.76 m减小至0.49 m,坝下一定范围内不再有冰情出现;水库泄水出现了一定的春夏季低温水及秋冬季高温水现象,沿程水温在各时段均出现了不同程度的恢复效应。     

黄河(内蒙古段)弯道卡冰过程及数值模拟研究

野外观测发现天然河流弯道处是封河期最易形成卡冰结坝的位置,冰坝的形成会壅高上游水位,严重时发生凌洪灾害。因此,研究弯道处卡冰过程,分析卡冰结坝机理是河冰研究的关键问题之一。本文中,通过对2013—2014年冬季不同形态弯道河冰过程的野外观测,分析了各种形态弯道卡冰结坝的过程、特性。基于二维Dyna RICE河冰动力学模型对三湖河道弯道表面冰输移进行模拟。结果表明弯道卡冰位置常发生在弯道出口河面束窄处,弯道处上游流凌密度、上游及下游的水力条件和河道形态是影响弯道卡冰结坝的关键因素。本研究对于确定冰坝初始形成位置,为进一步提出防凌减灾措施提供技术支持。     

枯水时段万家寨水库对下游河道的调节作用

由于黄河上游来水量持续偏枯 ,黄河中下游水资源短缺 ,维持河道生态水量、防止断流形势紧张。几年来 ,在黄河水量统一调度下 ,万家寨水库为防止黄河中游不断流和缓解下游旱情作出了一定贡献。本文研究枯水时段万家寨水库对其下游河道的调节作用 ,对其调节能力进行分析 ,为以后的水调工作提出参考意见。     

水库下游分组沙冲淤特性分析

水库修建前后下游河道分组沙冲淤实测资料表明:建库前特定河段粗沙淤积主要是由于水力因素沿程显著减弱;建库后近坝河段,泥沙补给不足,各组泥沙均发生较剧烈的冲刷,床沙粗化迅速;距坝较远的河段,只要上游河段有足够泥沙补给,能够基本达到饱和的各组泥沙的冲淤特性与建库前保持一致,但淤积量趋于减小;水库下游发生长距离冲刷的主要原因是床沙补给不足,尤其是细沙补给严重不足.     

黄河上游不同用水情景下可调输沙水量概念探析与估算分析

近年来,黄河上游水沙关系不断恶化,造成沙漠宽谷河道淤积、萎缩现象日益突出,严重制约和影响了黄河上游防凌安全及水能资源综合开发与有效利用。黄河上游梯级水库的联合调度运行,是缓解河道泥沙淤积、发挥水库水沙调控效益、从而提高危险断面过流能力的有效技术措施之一。此文在初步探析黄河上游可调输沙水量基本概念的基础上,阐明了可调输沙水量与水库可调水量之间的相关关系,进而通过计算黄河上游龙羊峡水库1987~2010年可调水量,探讨了满足综合用水需求和发电用水需求两种情景模式下的黄河上游历年可调输沙水量及水库水沙调控效益。结果表明:满足黄河上游综合用水需求情景下,龙羊峡水库富余水量可完全满足下游河道输沙用水需求;满足发电用水需求情景下,发电用水不能集中下泄,导致水库水沙调控效益不明显。若需实现河道调水调沙任务,则应适当降低电站出力需求。研究成果为进一步缓解黄河上游水沙关系、制定水沙调控方案提供了科学合理的理论指导依据。     

龙刘两库联合运用对宁蒙河段冰塞影响分析

自1986年龙刘两库联合运用后,宁蒙河段冰坝数量减少的同时,出现了冰塞灾害发生几率增加,冰塞时间分布由封河期出现转为封河、开河都出现,槽蓄水增量增大,同流量水位偏高,灾害损失惨重等凌汛新问题。本文首先分析冰塞形成和发展的主要因素。其次,研究了龙刘两库联合运用对这些因素的改变;利用冰水力学理论,揭示了龙刘两库联合运用对宁蒙河段冰塞特性的影响,从理论上得出凌汛新问题的根源是龙刘两库联合运用加剧宁蒙河道淤积。最后,指出调水调沙是防凌和解决凌汛新问题的关键措施。     

岸滩崩塌影响的典型分汊型河道演变数值模拟

以荆江监利河段为例,采用三维水沙模型与二元结构岸滩崩塌力学模式相结合,构建了考虑边岸、洲滩崩塌的分汊型河道演变三维数值模型。依据2003年11月～2006年7月监利河段的实测资料对模型进行了验证,模拟结果与实测结果吻合较好,能够模拟岸滩崩塌及深槽摆动的特点。以此为基础,对三峡水库蓄水运用初期,该河段在不同岸滩抗冲性条件下的演变进行了概化模拟分析,结果表明：上游水库蓄水运用后,该河段河床将会进一步产生冲刷;岸滩可冲条件下,河道冲刷的同时还伴随着岸滩坍塌、河道摆动的发生;岸滩不可冲时,将以河床下切为主,横断面形态逐渐向窄深方向发展;在一段时期内,右汊将仍维持为主汊。     

三门峡水库水沙综合调节优化调度运用的研究

本文采用系统分析的方法,研究三门峡水库在满足防洪、防凌要求,并使库区保持泥沙冲淤基本平衡、潼关河床高程在允许范围内升降条件下,通过水库调水调沙合理运用,使下游河道淤积减少,同时,使水库灌溉、供水和发电效益最大的水沙综合调节优化调度运用方式。为此,建立了水库水沙联调随机动态规划模型,并围绕“降维”问题,对所引用的泥沙冲淤计算模型作了适当的改进,目标函数是以下游河道泥沙淤积量为基本目标,包括发电、灌溉、供水和潼关河床高程影响,由罚函数和权系数组成的综合目标函数,共有七个状态变量,一个决策变量,水库入流是由流量和含沙量描述的二元随机过程。通过随机动态规划模型求解计算,得出相应的优化调度规划。本文采用优化调度规则和现行调度规则对两组水文系列进行计算,获得了良好的结果(参阅图3)。     

乌江上游电站联合运行对东风库区水文情势影响分析

乌江上游电站群的开发建设对区域水资源时空分布的具有较强的调节功能,这种功能会对下游水库的库区水文情势及发电防洪能力产生直接影响。本文采用基于实测数据的模拟反演方法对该影响程度进行分析:以乌江流域洪家渡、引子渡、东风三个大型电站组合作为研究对象,运用率定验证合理的MIKE11水环境数学模型,以典型平水年实测水文数据作为水文计算条件对上游洪家渡、引子渡电站建设前后的水文变化过程进行反演模拟,并结合实测水文数据对东风水库水文情势影响程度进行了定量评估,分析结果表明:(1)上游引子渡单库运行后使得东风水库平水年入库径流汛枯比由天然情况的5.76降至4.22;洪家渡与引子渡联合调度运行后,东风水库入库径流汛枯比进一步降至1.96。(2)上游引子渡单库运行后使得东风库区洪期防洪库容增大14.2%;洪家渡引子渡联合运行后东风洪期可用库容增大38.7%,防洪能力得到在一定程度上得到进一步提升。评估数据表明乌江上游水库联合调度对东风水库水文情势影响具有较为明显的累积性,通过电站的联合调度可更好的帮助下游电站发挥防洪发电效益。     

考虑河流生态保护的水电站水库优化调度研究

为减轻水利工程建设对水库下游造成的不利生态影响,针对水库下游减脱水河段的生态保护问题,基于河道最小生态流量和适宜生态流量定义了减脱水河段的生态保护程度,提出了以生态保护程度和发电量最大为目标的水库生态优化调度模型,并采用改进NSGA-Ⅱ算法对模型进行求解?运用该模型对湖南省刘家坪水电站水库进行实例研究,结果表明：优化调度可对下游减脱水河段的生态环境起到保护作用,电站生态保护程度随着发电效益的增加而减小;均衡考虑生态效益和发电效益的调度方案相比发电效益最优的方案生态保护程度由0.011提高至0.551,发电量降低20%,能够在不大幅降低发电量的基础上基本满足最小生态流量的要求,可作为实际调度的参考。     

挖粗沙减淤在三峡水库中的数值模拟研究

＂固定河段挖粗沙＂是水库可行的减淤方式之一。以三峡水库为例,利用水流泥沙数学模型研究挖粗沙后水库的减淤效果及过程。计算结果表明,在三峡回水末端设置约10km长度挖沙段进行挖粗沙（d〉0.1mm）,使水库百年淤积总量由177亿m3降至140亿m3左右。挖沙段集中拦截了入库的大部分粗沙,通过改变河道坡降、流速和挟沙力等水力条件,使库区淤积面与回水面同时降低,减淤效果延伸至整个水库,减淤效率很高。在库区设置固定河段持续清除粗沙是一种高效可靠的水库减淤方式。     

系列之十七 高桥水电站

高桥水电站地处滇东北昭通市昭阳区靖安乡、永善县墨翰乡和茂林乡、大关县高桥乡的交界处,位于金沙江一级支流横江上游的洒渔河段上,距已建成的渔洞水库35km,距昭通市48km,是一座可与渔洞水库联合调度运行的中型骨干水电站。电站总装机容量3×3万kW,多年平均发电量4.56亿kW·h,概算总投资4.5亿元。     

异重流过程的梯级水库优化调度研究

多泥沙河流上的梯级水库建成后,水库异重流过程就具备了人为可控的条件.相比其他人工干预的输沙方式,异重流具备优良的输沙特性,因此调度部门可以通过水库梯级调度的手段控制异重流的产生和发展,实现防渗、减淤、排沙、调节下游河道等综合利用目标.本文通过研究黄河小浪底水库建成以来的异重流排沙过程和调度方案,建立了适于不同目标和预案的异重流过程梯级水库联合调度模型,并利用BP神经网络对模型求解.最后通过算例对2006年的人工塑造异重流调度过程进行了模拟和优化.结果表明,该模型可以反映调度过程中主要指标的相互关系,对异重流调度的决策有一定的支持作用.     

石家庄水库宁化堡滑坡稳定分析

宁化堡滑坡在汾河上游宁武县境内,拟建石家庄水库尾部,水库建成后该处河谷迥水深5~7m。笔者分析了滑坡浸水后会否复活,产生整体或大面积滑动,堵塞汾河河道,危及石家庄水库的安全。     

汛限水位优化调度对三峡水库泥沙淤积的影响

汛限水位优化调度在进一步充分发挥三峡水库的综合效益的同时必然影响水库淤积发展过程,进而影响航运状况。文中运用一维及二维非恒定流非均匀沙数学模型,计算分析了汛限水位优化调度对三峡水库泥沙淤积及航运的影响,结果表明,采用汛限水位优化调度方案后,三峡水库的淤积发展过程将加快,但是,在三峡水库运行的前100年内,这种淤积差别并不大。优化调度对各个河段淤积的影响程度不同,从绝对量来说,水库下段受优化调度影响最大,一度出现的淤积量差别是最大的;从相对量来说,水库变动回水区下段及常年回水区上段受优化调度的影响要明显大于下段。从变动回水区航运情况看,优化调度对铜锣峡以下河段航运的影响不大,对铜锣峡以上河段,由于受上游水库修建及来水来沙减少造成的冲刷的影响,优化调度的影响也并不明显。     

考虑梯级蓄泄的水库预报入库流量修正方法

梯级水库间存在复杂的水力联系,上游水库调度过程对下游水库的入库流量预报精度影响较大,特别是上游具有多个调节性能较差的水库时。针对上述问题,提出了考虑梯级蓄泄的水库预报入库流量修正方法,在退水阶段上游水库采用逐级蓄满模型,在非退水阶段采用基于相似度的情境识别方法,以达到根据上游水库蓄泄对下游水库预报入库流量进行修正的目的。福建水口水库的实例研究表明,该方法能够充分利用各种可获取的信息,有助于提高入库流量预报精度。     

三峡水库长期使用问题研究

本文介绍了水库长期使用的基本原理、影响因素及三峡水库长期使用问题的研究过程和主要结果.研究表明,三峡水库为河道型水库,上游来水量丰沛、含沙量小,来水来沙集中在汛期,具有长期使用的有利条件;采用"蓄清排浑"的调度运用方式,能起到较好地控制水库泥沙淤积,至水库淤积达到相对平衡时,大部分有效库容能保留,水库可以长期使用.今后,在运行实践中还需要结合上游大型水利水电工程的运行,不断优化三峡水库调度运行方式,以确保综合效益的充分发挥和水库长期使用.