多沙水库水沙联合调度模型研究

运用异重流总流微分模型预测水库坝址泥沙运动过程,在满足防洪安全的前提下,结合水库入库洪水过程,进行旨在水库排沙比最大的水沙联合调度研究,最后给出实例。     

黑河上游梯级水库联合调度研究

黑河上游梯级水库的蓄水运行严重影响了黑河水量统一调度,为了有效解决这一矛盾,有必要实施梯级水库联合调度.本文在研究实施梯级水库联合调度必要性的前提下,分析了梯级水库联合调度关键问题,在此基础上,根据"以水量调度为主,梯级水库联合调度为辅"思想建立梯级水库联合水量调度模型;同时,为了定量研究实施梯级水库联合水量调度对梯级水库发电的影响,建立了梯级水库联合发电调度模型.结合两种不同模型,选取设计平水年进行优化计算,结果表明,闭口期梯级水库在水量调度期间增加下泄水量的同时,发电量较发电调度时偏小;关键调度期梯级水库发电量比发电涮度时减少0.13亿kW·h,下泄水量比发电调度时多下泄0.34亿m3.可以看出,调水目标和发电目标是不可调和的,只有在梯级水库管理部门和水量调度管理部门的协调下,才能最终有效的解决.     

梯级水库调度的发电–生态效益均衡分析

梯级水库调度需要同时考虑防洪、发电以及生态等多个目标,对于一些以发电为主要目标的梯级水库,生态流量需求往往是最重要的制约因素。本文以澜沧江中下游三座水库(糯扎渡、景洪和橄榄坝水库)为例,建立了考虑发电目标和生态约束的梯级水库调度模型,定量分析了发电目标和生态流量约束之间的均衡关系。结果表明,在优化调度条件下发电目标和生态流量约束之间存在明确的竞争关系,即发电量增大会导致生态流量相对于自然过程的改变度增加,反之亦然。二者的竞争关系呈现显著的非线性特征,当代表月径流改变度的指标ε在0.3~0.4区间变化时,发电量变化幅度最为剧烈,表明这一区间对于均衡发电目标和生态流量需求具有重要的价值。另外,与自然流量过程相比较,梯级电站调度还会改变高流量脉冲和小洪峰频次,这一现象可以通过增加人造小洪峰调度规则得以改善。     

基于最优控制理论的水库排沙调度优化研究

我国各类水库面临的泥沙淤积问题十分严重,泥沙淤积不仅减少水库的兴利库容、缩短水库使用寿命,还会带来其它一系列包括生态、环境等在内的问题,处于多沙河流上的水库,这一问题尤为突出.因此,对于增强水库排沙减淤的调度运行方式的研究具有重要意义.本文利用最优控制理论,研究了多沙河流水库排沙减淤的优化调度运行方式,并通过实测水沙资料进行计算.由计算结果可以看出,经最优控制理论优化后的水库调度运行,其排沙比大幅度提高,减淤效果明显,可以作为水库排沙优化调度的一种有效手段.     

梯级水库群运行模式及合作效益分配研究

我国是水能资源最丰富的国家,梯级水库群开发是水能资源充分利用的必要形式,梯级水库的不同调度模式对梯级总效益的发挥起着重要的作用.本文以黄河上游干流梯级水库群为例,分析了梯级水库群中各水库单独调度,具调节能力的水库与其下游相邻的径流式水库联合调度和全梯级联合调度三种运行模式,建立了相应的数学模型,并对各模型进行了求解,得出了某情况下三种运行模式各水库所创造效益的情况,并探讨了联合调度所产生收益的分配系数法和Shapley值分配方法.指出按照Shapley值方法分配合作收益对各参与水库都是公平、合理的,各水库对合作均有参与的积极性,从而促进水库群联合调度,有利于实现梯级水库群总效益最优的目标.     

梯级水电站水库水沙联合优化调度研究进展

水沙联合调度由于其多目标特性和求解的复杂性,一直都是水库调度中的难点。文中详细阐述梯级水库水沙联合优化调度的基本理论,并介绍了水库优化调度子系统和水库泥沙冲淤计算子系统,总结了水沙联合调度中多目标的选取、目标函数的建立及约束条件的制定等。探讨梯级水库水沙联合调节计算的常规算法和智能优化计算方法,并对子系统间的耦合机理、水沙的链接方式、多目标的处理方法等水沙联合调度中的关键问题进行了分析,提出了梯级水库水沙联合调度研究中一些有待深入研究的问题。建立水库群水沙联合优化调度模型,来定量地描述梯级水库联合调度运行规则、泥沙输移变化规律,实现兴利、防洪、泥沙输移等的最佳协调,成为有待进一步研究的重点。     

水库调度图优先控制线优化方法研究

水库功能众多,而且相互影响相互制约。为协调水库不同兴利目标之间的矛盾,以湖南镇水库为例,提出了水库调度图优先控制线的确定方法。即在湖南镇水库调度图上添加一条指导水库用水优先与发电优先的控制线,以协调湖南镇—黄坛口梯级水库不同兴利目标之间的矛盾。构建了湖南镇水库调度图优先控制线优化的数学模型,采用免疫粒子群算法对该模型进行求解。结果表明:通过此优先控制线,可以有效协调湖南镇—黄坛口梯级水库不同用水之间的矛盾,其综合效益明显提高。     

基于浑液面变化的水库异重流不平衡输沙规律探讨

水库异重流是一种特殊的水流现象,在多沙河流水库上利用异重流排沙可提高水资源的利用效率.本文对韩其为推导的水库异重流不平衡输沙规律公式进行新的推导,探讨了该公式在浑液面变化条件下的规律,并利用小浪底水库实测资料进行了验证.结果表明,采用公式计算可提高预测精度.     

梯级水库汛限水位动态控制

本文提出了一种梯级水库汛限水位动态控制方法,以清江梯级水库为研究对象,首先建立清江流域汛期的数值气象水文预报模型,滚动预报流域未来三天的洪水过程;其次建立基于"大系统聚合思想"的梯级水库长期优化调度图模型,通过二元Copula-SAR模型随机模拟梯级水库入库径流以反映其长期变化规律,并采用遗传算法制定优化调度图;最后依据长期与短期调度的耦合原则,建立基于"大系统聚合分解思想"的梯级水库汛限水位动态控制模型,并采用逐次优化法优化得到清江梯级水库汛限水位动态控制方案。研究结果表明:耦合了长期调度规则的梯级水库汛限水位动态控制方案相比未耦合长期调度规则的梯级水库汛限水位动态控制方案和原设计方案,2010年7月中下旬的场次洪水,清江梯级水库发电量分别增加0.59亿k W·h和3.14亿k W·h,增幅为6.20%和45.11%,在不降低防洪标准的前提下可显著提高洪水资源利用率。     

锦江梯级电站水库优化调度研究

针对锦江梯级电站水库优化调度问题,在建立以发电收益现值最大为目标的数学模型的基础上,通过对径流的描述以及优化计算,求解锦江梯级电站水库优化调度方案。成果分析表明,所提模型与计算方法是可行和实用的。     

刘家峡水电站泥沙问题的解决措施与运用实践

刘家峡电站近二十年来,泥沙问题给电站的安全发电和渡汛带来了极其严重危害,经对电站泥沙问题的研究与运用实践认为：从发电与解决泥沙危害综合考虑,电站采用高水位运行异重流排沙和低水位拉沙,可有效解决电站近期泥沙问题。实践证明：采用这些途径取得了显著的排沙减淤效果和经济效益,保证了电站安全运行。     

水库可持续利用初步探讨

多沙河流上修建水库,泥沙淤积是危及水库可持续利用的主要原因。本文通过分析水库运用过程中的泥沙淤积变化,展示了水库淤积对水库防洪和工程效益的影响。以溪洛渡水库为例,指出在目前“蓄清排浑”运用模式情况下,水库淤积虽然能够得到相当程度的控制,但仍不能确保主要防洪和兴利库容的长期使用。对泥沙调度仍有相当优化和进一步减淤的必要性。研究表明,充分利用调度和设计潜力,水厍的有效库容能够得到更多和更长期的保留,以实现可持续利用。     

考虑动态水流滞时的梯级水库群日优化调度

梯级水电站水库群短期优化调度中,通常忽略梯级水库间水流滞时的影响或将其作为常数进行考虑,实际上水流滞时是随着上级水库出库流量大小、河道槽蓄状态、区间入流等因素动态变化,想要准确预测下级水库入流是存在困难的。因此,采用多种方法筛选出影响下级水库入库流量的主要因素作为输入,利用神经网络建立输入与下级水库入库流量之间的动态函数关系。以锦东和官地水库梯级为例,建立考虑动态滞时的梯级水电站水库群日优化调度模型,并采用逐次优化法对采用动态滞时与固定滞时的优化方案进行求解和对比分析。结果表明：与固定滞时相比,动态滞时下能够更准确地描述梯级水库间的水流联系,同时能够在一定程度上增加梯级水电站水库群发电效益。     

梯级水库集中调度发电效益考核评价研究 ——以乌江梯级水库为例

随着复杂梯级水库群联合调度局面的形成,现行的水库发电效益考核评价方法已无法满足水库经济运行管理的需要,复杂梯级水库的发电效益考核评价工作就变得更加困难。本文针对常规发电考核评价方法在梯级水库发电考核评价中应用的局限性,通过构建梯级水库优化调度模型,选取发电量的主要影响因素作为模型约束条件,计算发电量及发电完成率,实现对梯级水库的优化挖潜考核评价;结合常规发电考核评价,实现梯级水库群的全面评价,并达到"评价当前,指导未来"的效果。文中以乌江梯级水库为实例,分别采用常规评价方法和本文提出的评价方法对其进行了发电考核评价,结合这两种评价结果认为乌江梯级水库当前整体发电调度水平达到优秀,且来水情况、径流预报水平及电网安全运行是影响乌江梯级发电的最主要因素。评价结果全面客观地反映了乌江梯级的发电调度水平,并可为今后乌江梯级优化发电调度、进而达到节水增发提供技术支撑。     

三峡入库沙量变化趋势及上游建库影响

定量研究上游水库拦沙效应是揭示三峡入库水沙条件变化的关键之一.本文分析了长江上游12000多座水库拦沙对三峡水库来沙量减少的影响,并预测在建、拟建水库运行后三峡入库沙量变化趋势.结果表明,1991-2005年三峡上游水库群年均拦沙约18000万t,其中嘉陵江和金沙江流域水库群的年均拦沙量分别为6010万t和5000万t...     

锦屏二级非常规洪水冲沙减淤优化调控研究

泥沙淤积严重会影响水库正常运行,但汛期畅泄冲沙又会造成一定发电损失。针对人工泄水冲沙解决水库泥沙淤积问题,设计了一种非常规洪水冲沙方式,通过物理模型试验研究了对称非常规洪水与非对称非常规洪水输沙规律。结果表明,对于对称非常规洪水,平均流量相等条件下,输沙能力随着流量变幅的增大而增大;对于非对称非常规洪水,平均流量与峰流流量不变条件下,输沙能力随基流时长与峰流时长比值的减小而增大。并基于此建立了锦屏二级三维水动力泥沙数值模拟模型,设计了合理的非常规洪水冲沙方式,验证了非常规洪水对锦屏二级库区泥沙输移效果的优化。非常规洪水冲沙方式对解决水库泥沙淤积,节约冲沙用水量,达到经济最优有一定参考意义。     

北江干流中下游水沙特性变化及建库影响

定量研究水库的拦沙效应是揭示水库对河道泥沙输移影响的关键之一。在对北江干流中下游近60年水沙特性变化分析的基础上，运用干、支流主要控制水文站实测资料，估算梯级水库拦沙量；基于Brune拦沙率方法，提出北江干流梯级水库综合拦沙率修正式，研究水库拦沙对下游河道输沙量减少的影响。结果表明：（1）与1956—1999年相比，2000—2005年石角站年径流量仅减少6.16%，年输沙量则减少39.17%。其中，干支流水库拦沙合计约142.59万t/a，约占石角站减沙量的52.34%；水土流失工程措施减沙量约占18.83%；径流量减少引起的减沙量约占5.07%。（2）采用修正式计算，现状条件下（2012—2016年），干流梯级水库综合拦沙率约为12.81%，与实测值较为吻合。（3）2006年以来，库区泥沙淤积量与采砂量基本平衡，北江干流梯级枢纽水库拦沙率将在较长时间内维持现状水平。     

兼顾四大家鱼产卵需求的梯级水电站生态调度北大核心CSCD

为实现流域梯级水电站水资源高效利用,以金沙江下游溪洛渡-向家坝梯级水库生态调度为例,通过已有研究成果以及实测数据推求四大家鱼产卵所需的适宜生态流量,构建梯级水库长短期耦合双层优化模型,上层模型采用非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)求解,下层模型采用遗传算法求解,进而提出兼顾四大家鱼产卵流量需求的梯级水库日调度方案。结果表明:与常规调度相比,当以促进四大家鱼产卵为主要目标时,调度期内(5—6月)梯级水库发电量减小1.91亿kW·h,减幅为1.76%;同时生态流量契合度增大0.123,有效洪水上涨作用期累计可达12 d,可较好地促进四大家鱼产卵。研究成果可为制定面向下游河道四大家鱼产卵的梯级水库生态调度方案提供参考依据。