水动力调控三峡库区支流水华方案初步研究

针对三峡水库蓄水运用后支流库湾春季水华频现问题,利用MIKE 21模型建立了香溪河—三峡库区整体平面二维水动力数学模型,对春季不同水文条件下香溪河口回水区的流速进行了数值模拟。计算结果表明,三峡水库单独调控时,小于香溪河库湾水华的临界流速0.05 m/s,而支流水库单独调控时,在丰水年香溪河口流速可大于0.05 m/s,仅利用三峡水库小幅度水位变动(0.6~1.0 m/d)对支流库湾流速的改善效果十分有限,而利用干支流水库对香溪河库湾流速的联合调控效果明显,可适度控制三峡库区支流库湾水华的爆发。     

三峡水库香溪河库湾水温结构及其对水动力影响的数值模拟

利用Delft3D数值模拟软件,建立三峡水库香溪河库湾z坐标系下三维水动力-水温耦合数学模型,根据2009年实测资料,通过数值模拟分析了库湾在各月的垂向和水平温度分布特征,研究了水温结构对库湾水动力的影响。结果表明,香溪河上游在枯水期垂向水温存在弱分层现象;而库湾水体在4~5月和汛期(6~8月),在距离河口18~30km范围内始终保持稳定分层,但在蓄水期(9~10月)和枯水期(11月~次年2月)仅在库湾底部存在水温分层,并给出了香溪河库湾及河口全年分层异向流动的演变过程,研究结果可为香溪河库湾水生态环境保护提供参考。     

三峡水库支流库湾水流输移水华藻团能力研究

为研究水流对水华藻团的输移能力,将水华藻团概化为水体中的物质粒子,忽略其生物抗力,应用流体力学相关理论推导了水流对水华藻团的粘性阻力,并借鉴粒子在水流中的跟随性分析了不同优势种的水华藻团随水流被输移的效果。研究表明,不同的藻种由于颗粒大小不同而略有差异,但总体上跟随性很好,水流均能对其产生显著的推流输移作用。结合三峡水库香溪河库湾秋季水华过程及对应的水动力特性,以2007、2010年为例,证明汛末蓄水期间干流中层倒灌异重流引起库湾表层持续流向河口的水流趋势是秋季水华消退的直接原因之一。     

夏季香溪河库湾溶解氧与叶绿素a日间垂向分布特征及影响因子初探

为了解三峡水库水华爆发时空特征，于2020年6月在三峡库区香溪河库湾未发生水华的条件下通过日间高频次连续加密监测，分析溶解氧、叶绿素a等指标的时空变化，甄别藻类生长特性。结果表明，温跃层和表中层倒灌异重流的存在阻碍了垂向水动力交换，进而促使水体表底均存在氧跃层；夏季连续的晴天可能会导致07:00～11:00、14:00～17:00爆发水华的几率增加；水华爆发存在滞后性，仅通过单层水体藻密度无法表征藻类生长状况，需通过藻类垂向迁移范围内的平均藻密度作进一步水华预警判断。     

三峡水库香溪河库湾水质预测

选取有代表意义的库区支流香溪河为研究对象,重点研究三峡建库后库湾的水质情况。以兴山水文站的实测资料为依据建立香溪河的一维流场模型,模拟其现时状态的流场,再用各断面水质的实测数据拟合模拟其水质场。在此基础上预测三峡水库蓄水达到１７５ｍ的设计水位时,香溪河库湾的水流运动和水质变化,为库湾水环境保护与管理提供依据。     

香溪河河口处风生流数值模拟研究

基于三维水动力数学模型,以香溪河河口处支流库湾与长江干流为研究对象,分析了该区域在常年盛行风况下,稳定的风生流流场三维结构特征。结果表明,在风速3m/s的NNE风持续作用下,流场达到稳定状态后,总体上水平方向的流速得到了不同程度的提升;香溪河支流库湾内表层、中层水体流向与风向一致,底层流向与风向大致相反,呈补偿态势;而长江干流流向受风力影响相对较小,变化趋势微弱。     

溪洛渡水库分层取水对向家坝库区水温的影响分析

为了探究上游溪洛渡水库分层取水对下游向家坝库区水温的影响,基于历史水文数据,分析向家坝建库对河道水温的影响,结合率定好的CE-QUAL-W2模型,设置溪洛渡水库分层取水与不分层取水两种计算工况,分析2019年溪洛渡水库分层取水对下游向家坝库区水温变化过程的影响。结果表明,向家坝水库蓄水后使坝下河道水温达到18℃的时间滞后50 d,向家坝坝下河道水温受支流水温影响较大;2019年上游溪洛渡水库分层取水在4～5月最高可使下游向家坝库区表层水温升高1.0℃,其影响沿程逐渐减弱,至绥江县城完全消失;分层取水使下游向家坝库区4～5月水温结构明显改变,4～5月下泄水温明显提高,最大可提高0.48℃。研究结果可提高对叠梁门分层取水效果的认识,并为后续生态调度提供科学依据。     

明槽支流交汇区水动力特性PIV试验研究

针对低流量比条件下明槽干支流交汇支流汇入区水流结构十分复杂的问题，基于物理模型试验的方法，采用PIV粒子图像测速技术观测不同交汇条件下明槽支流时均流速及三维流速空间分布，分析支流流场的变化特征。结果表明，汇流比较小时，由于干流水体的顶托作用，支流表层水体会出现不同程度上的回流现象，底层水体顺流汇入干流，且有较为明显的斜向混合界面；随着汇流比的增大，干流对支流左岸水流结构影响逐渐减小。在交汇角为30°、90°时，靠近支流右岸的水流结构受干流水体顶托作用影响最大；在交汇角为150°时，支流基本处于回流状态，交汇口处形成最大回流流速区。研究结果可为库区支流营养盐富集导致水华频发等研究提供理论支撑。     

新调度规程下三峡工程防洪综合效益分析

三峡工程自2003年建库以来,通过科学调度,防洪调度水平不断优化,发挥了巨大的防洪作用。根据三峡水库多年实际调度经验及科研成果,2019年对三峡枢纽调度规程进行修编,防洪调度细则得到进一步优化。依据1881～2015年宜昌站还原流量数据,对比分析了新旧调度规程下三峡水库防洪、发电、航运效益。结果表明,根据新调度规程开展防洪调度,在不增加防洪风险的前提下,水库多年平均拦洪量增加16.36×10~8m~3,其中因中小洪水调度增加7.0×10~8m~3,因城陵矶防洪补偿调度增加9.36×10~8m~3;汛期时新调度规程较原调度规程多年平均发电量可提高1.24%,同时可增加35000m~3/s以下通航时长1.4d,提高了航运效益。     

三峡库区及其支流水质评价方法选择及应用

针对河流型水库水质评价时缺乏统一评价标准的问题,基于三峡库区蓄水至175m后6个完整水文年的水文数据,引入分段库容概念,根据入库/出库流量、水库运行水位对应分段库容计算水力滞留时间,根据各断面实测流量、实测大断面面积资料计算各断面流速,采用分段累计水力滞留时间、流速等关键水动力因子为划分指标,对河流型水库水质评价标准纵向量化分区进行分析。结果表明,三峡水库的水文条件存在明显的时空差异,丰水期干流全河段、枯水期万县以上干流河段应按河流标准进行评价,万县至大坝干流河段、支流库湾应按照湖泊标准进行评价。研究成果可为水体保护工作提供技术支持。     

溪洛渡、向家坝水库配合三峡水库对城陵矶防洪调度优化研究

长江流域发生流域性或中游区域性洪水时,城陵矶地区防洪形势严峻。为缓解防洪压力,提出了溪洛渡、向家坝水库配合三峡水库对城陵矶防洪补偿控制水位优化方法,并模拟计算了多个防洪补偿控制水位方案。考虑三峡水库对城陵矶地区按不超警戒水位、不超保证水位的两种防洪调度目标,提出了基于两种调度目标转换临界水位(调度目标转换水位)的防洪调度优化方法,通过调度模拟试验定量分析了不同调度目标转换水位对城陵矶地区防洪补偿调度的影响。结果表明,在不影响下游荆江河段防洪标准和不增加三峡库区淹没风险的前提下,三峡水库对城陵矶防洪补偿控制水位可由单库运用下的155 m提升至联合调度运用下的158 m;在上游溪洛渡、向家坝水库的配合下,调度目标转换水位可设置为150 m,从而减小中游地区应对中小洪水的防洪压力。     

适应电网需求的三峡水库汛期洪水资源利用研究

三峡水库汛期主要承担防洪任务,未完全将其高比例受电端实际需求纳入电站调度计划编制过程,导致电站出力方式与电网负荷侧需求不相契合,矛盾凸显。为此,以充分利用三峡水库汛期洪水资源、提高电站适应电网需求能力为切入点,提出一种防洪框架下适应电网需求的洪水资源利用运行方式,进而基于预泄能力约束法,以7d径流预见期为调度周期,研究构建汛期逐调度周期多目标滚动优化发电调度模型,并采用多目标动态规划方法求解。2018年三峡水库发电模拟调度表明,所提电站运行方式能够在保证防洪安全的前提下充分考虑电网需求,显著提升三峡电站发电效益,有效削减电站出力波动幅度,可为三峡水库汛期调度决策提供一定参考。     

福建省闽江流域水华防控对策研究

以闽江流域为主要研究对象,通过闽江流域的自然环境特点,水环境现状与污染分析,找出闽江流域发生水华的风险,总结出闽江流域的水华防控策略,为闽江流域水华防控提供科学参考依据。     

生态养鱼富营养化生态修复模式探讨

探讨生态养鱼对湖库富营养化的作用,通过生态养鱼对水体富营养化作用机理的说明以及生态养鱼在国内实践中几例典型应用的阐述,说明生态养鱼是水富营养化湖库水质管理的重要手段,并提出鱼类放养过程中的建议。     

防洪体系多目标优化调度的探讨

本文应用系统分析理论,探讨了多库防洪体系的优化调度问题,建立了多库防洪体系多时段多目标优化调度模型,并运用多目标求解技术与文中的线性规划方法进行求解。将其应用于黄河中下游防洪体系的防洪调度计算。计算表明,该模型及方法是可行的,有较高的效率。     

基于潮位含沙量观测数据的乐清湾悬沙交换分析

潮汐作用下海湾内外频繁地发生水体和泥沙交换,可引起湾内地形演变和环境变化。根据乐清湾沙港头测站2003年实测潮位及涨落憩时刻表、底层实测含沙量,采用纳潮量与含沙量乘积计算海湾涨落潮期间泥沙通量,泥沙通量与潮差之间关系可利用幂函数型曲线进行拟合。结果表明,乐清湾涨、落潮泥沙总通量基本持平,拟合曲线表明涨、落潮潮差与进、出海湾的泥沙通量关系总体相近,大、小潮区段稍有差异。冬夏季各月存在一定净通量,但不超过输沙总量的2%。分析认为导致净通量原因主要是潮汐不对称性和涨、落潮期间的含沙量变化,沙港头测站涨潮历时稍长于落潮历时,M_4和M_2分潮振幅比大于0.01,潮波变形明显,潮差在涨落潮期间呈不对称性;表层平均含沙量涨憩小于落憩,底层含沙量涨憩大于落憩,涨、落潮期间含沙量与对应潮差呈幂函数关系,不同期相应幂函数参数有所差异。     

重提建设浙江乐清湾大型潮汐电站

一、前 言 乐清湾潮汐电站可装机 50万 kW以上,为目前世界上建成的最大潮汐电站——法国朗斯潮汐电站实际装机容量的2倍多。水电部第十二工程局于1972年完成《乐清湾综合开发技术经济调查报告》（下称《技经报告》）,提出了四种不同规模的潮汐电站开发方案。其中作为试点工程的第一方案——江厦潮汐试验电站,已于1985年冬全面建成,运行情况良好,经济和社会效益均颇显著,深得海内外赞誉。 乐清湾因其潮强、浪弱、港深、水清,显示其资源的优越性。浙江省具有潮汐能利用较久的历史,潮能资源开发利用深受各级政府部门的重视。浙江地区又是全国潮汐能开发科技人才集结之地。集天时、地利、人和于一体,乐清湾应当列为我国大型潮汐电站的首选站址。建议政府有关部门对开展项目建设的前期工作给于更多的支持,促进乐清湾潮     

跨流域引水工程多水库联合供水优化调度

本文以引滦工程为实例,研究跨流域引水工程多水库联合供水的优化调度问题。根据该工程的特点,建立了统一管理调度和分级管理调度两种模型。前者采用聚集解集技术,把高维问题降为低维问题,得到系统运行的聚集策略,然后将系统的时段决策分解为等效的各库决策,指导原系统运行。后者从联合调度出发,立足于当前体制,制订出体现系统统一指导各库分级管理的调度图。该模型应用确定型动态规划求出库群联合运行的理想策略,从中提炼出调度图的雏型,再通过人机对话和模拟调节对其不断修正,达到优化的目的,这是一种探索性的研究。用实测长系列资料对两种模型所得的策略进行调度,并与理想策略调度的结果进行对比,表明两种模型的概化与方法的应用是成功的。     

共轨柴油机ECU的软件分层模型及实时多任务机制

讨论了共轨柴油机 ECU软件分层和实时多任务的设计原则和实现方法 ,提出了一种层次清晰的分层模块化体系结构 ,能有效提高软件开发效率和灵活性。通过合理的任务划分 ,采用包括基于优先级可抢占式、时间片轮转等多种调度算法相结合的实时多任务机制 ,确保了电控系统的实时性要求 ,尤其是在主循环中采用柔性时间片轮转策略 ,有效提高了发动机的动态响应性能。     

海洋潮流能资源的数值估算——以胶州湾口为例

在回顾国际上现有的潮流能资源估算方案基础上,提出利用三维潮流数值模式估算潮流能的思路,并在胶州湾进行了应用。基于普林斯顿海洋模式,建立了胶州湾潮汐潮流三维数值预报模型,对研究海区的潮汐和潮流做出了较为准确的模拟。数值模拟得到的胶州湾口最大可能潮流速度为2m/s,具有一定的潮流能开发潜力;湾口水道上多年平均潮流能蕴藏量为16MW,大潮期间的瞬时值和大潮周日平均值可分别达135和49MW.潮流资料时间序列的长度对潮流能储量的计算结果有较大影响。由于潮流现象具有强烈的时变性和多种周期,估算潮流能的平均储量应积累一年以上的资料为宜。研究表明,潮流数值模式能够提供高时空分辨率的三维潮流数据,有效弥补潮流实测资料稀缺的不足,因而可作为潮流能资源评价的有力工具。