梯级水库水沙联合优化调度多目标决策模型及应用

针对梯级水库运用过程中蓄水与排沙之间的矛盾,首先建立了梯级水库防洪、发电调度及泥沙冲淤计算子模型;然后,以水库防洪、发电、航运和泥沙冲淤为基本目标,建立了梯级水库水沙联合优化调度多目标决策模型,并采用约束法和加权理想点法进行非劣解求解和评价;最后,将该模型应用到溪洛渡-向家坝梯级水库汛末蓄水时间的研究中,得到了梯级水库蓄水时间与多年平均发电量和库容淤损率之间的非劣解集,并给出不同目标权重下满足梯级水库发电和减淤要求的最佳蓄水方案,为研究和解决多沙河流梯级水库水沙联合调度问题提供了技术手段。     

溪洛渡-向家坝-三峡梯级水库联合蓄水方案与多目标决策研究

为协调好梯级水库联合蓄水调度过程中防洪、发电、蓄水和航运等目标之间的矛盾,实现各水库蓄水时机与蓄水进程的协同优化,以溪洛渡-向家坝-三峡梯级水库为例,推求了可权衡防洪与兴利之间矛盾的梯级水库联合蓄水方案,主要研究内容主要包括以下3个部分:(1)风险分析,推求了汛末各分期内坝前最高安全水位约束和联合蓄水方案的防洪风险;(2)兴利效益分析,分析了联合蓄水方案的发电和蓄水等兴利效益;(3)多目标决策,评价了联合蓄水方案的防洪风险、发电和蓄水效益,得出了最优非劣质蓄水方案。研究结果表明:溪洛渡-向家坝-三峡梯级水库的较优联合蓄水方案,分别为9月5日起蓄的同步起蓄方案和9月1日-9月5日-9月10日起蓄的异步起蓄方案,较原设计蓄水方案,年均发电量可分别增加23.76和20.43亿k W·h,增幅分别为3.25%和2.78%;蓄水率可由96.73%分别提高至97.51%和97.57%,两者均可在不降低原防洪标准的前提下,提高梯级水库的综合效益,前者的发电效益较优,而后者的蓄水效益较优。     

从"蓄清排浑"水库运用方式与淤积过程关系看水库泥沙数学模型的验证

"蓄清排浑"是协调水库泥沙淤积与兴利矛盾的有效调度方式.长时段、长河段水库泥沙问题的研究目前还主要依赖于数学模型.通过分析当前国内各家模型发现,一定范围内拟定不同运用水位和不同汛后蓄水时间方案,前期淤积总量过程基本一致,但库区泥沙淤积分布和水库后期淤积量却差别很大,对兴利库容影响尤为明显.文中通过研究典型水库淤积过程与运用方式的关系,分析了不同方案运用对水库纵向淤积推进、横断面淤积发展和兴利库容保留程度等的影响,并对水库泥沙数学模型的验证提出了建议.     

长洲水利枢纽汛末蓄水策略探讨

针对汛末水库防洪与兴利之间的矛盾,以2016年长洲水利枢纽汛末蓄水调度为例,在分析西江流域汛末洪水分布特点及汛末蓄水主要制约因素的基础上,采取预报预泄等调度技术,提出了汛末蓄水方案,并进行了防洪风险及效益分析。结果表明,在防洪风险可控的前提下,对汛末洪水实施风险管理,合理利用部分洪水资源,发挥水库工程综合效益具有显著的作用。     

大渡河干流水库群防洪与蓄水研究

笔者从大渡河水文情势分析、大渡河梯级水库防洪作用、大渡河梯级水库蓄水方式等方面进行探讨,大渡河干流规划河段具有防洪开发任务,除满足大渡河自身河段防洪要求外,还配合三峡水库对长江中下游发挥防洪作用。大渡河梯级水库中,具有调节能力的水库按照"分期预留,逐步蓄水"原则预留设置防洪库容。大渡河控制性水库枯水期末水库消落到死水位,需依靠汛期6～10月来水进行充蓄。通过合理协调梯级水库蓄水次序,下游水库蓄满率得到提高。大渡河流域项目开发业主较多,建议有关方面尽快建立流域统一调度机制,流域统一调度规程,避免产生防洪蓄水矛盾,减少协调工作量,从而实现防洪与兴利目标有机统一,实现大渡河流域开发的效益最大化。     

谈中小型水库常遇洪水的调度

中小型水库有流域面积小、河道比降大、汇流时间短等特点，在逢三五年一遇的常遇洪水时，常因洪水过程短，不能留住汛尾一部分洪水，或因洪水来得早，不敢蓄水，而洪水又具有年一次性的特点，因此常常影响兴利蓄水。特别是有重复库容且重复库容较大的中小型水库，防洪和兴利矛盾就更加突出。针对这一矛盾，黑龙江省鹤岗市五号水库采用省设计院李元朴专家提出的组合洪水调度中的频率法，结合峰前量法，对水库常遇洪水进行调度，在解决兴利和防洪矛盾方面取得了很好的效果，汛末库容蓄满率达９０％。 五号水库是以防洪和城市供水为主的中型水…     

考虑生态流量约束的三峡水库汛末提前蓄水方式研究

针对长江流域气候和水文变化、来水量的减少、生态环境的影响和上游大量兴建水利设施等因素导致既定的需水方案已经不能满足这个矛盾,以原三峡水库汛末蓄水调度方案为模型基础,综合考虑防洪、发电、航运、下游抗旱补水和生态需水量等约束条件构建多目标数学优化模型,提出了基于汛末蓄水方案调度规则的6套汛末提前蓄水方案。根据每个汛末提前蓄水方案在年平均蓄满率、末水位、发电量、弃水量等方面的比较,来确定最佳提前蓄水方案,并选取来水较枯的典型年进行验证。结果表明:优化后的汛末提前蓄水方案,既能够有效控制三峡水库防洪风险又能最大限度挖掘兴利效益,是常规调度和生态调度相结合的最佳蓄水方案。     

金沙江下游梯级与三峡梯级枢纽联合蓄放水调度研究

针对流域干支流梯级水库群汛末竞争性蓄水这一工程问题,以金沙江四库和三峡梯级枢纽为研究对象,在保证防洪安全的前提下,将流域水库群蓄水原则与K值判别式法相结合,提出一种新的蓄放水策略来判定流域梯级各水库的蓄水时机及次序,通过对典型年不同频率的来水进行调洪演算模拟,得到各水库不同频率的蓄水控制线,进而绘制蓄水调度图;在此基础上,建立基于蓄水调度图的蓄水优化调度模型,并采用仿电磁学全局优化算法对模型进行求解.优化结果表明,在不减少流域梯级水库群汛末蓄水效益的前提下,与流域库群原规划方案相比,运用本文方法制定出的梯级水库群蓄水优化调度方案在不增加流域防洪风险的同时,可提高梯级水库群蓄水期蓄满度,减少弃水量,并增加发电等兴利效益.     

丹江口水库汛末提前蓄水策略探讨

丹江口水库是南水北调中线工程的重要水源地,按原设计蓄水方案水库汛末蓄满率较低.在分析丹江口水库汛期最后一场洪水出现时间分布规律的基础上,提出将水库的蓄水时机从10月上旬提前至9月下旬.并通过防洪稳妥性分析得出,该方案能够保证原设计防洪标准.同时根据实际入库流量数据对水库不同运行方式下的兴利效益进行了比较,结果表明汛末提...     

三峡水库动态汛限水位与蓄水时机选定的优化设计

阐述了三峡水库运行初期的调度规则，建立了实时调度模型。提出了防洪、发电和航运等指标体系，在此基础上，建立了用于动态汛限水位和蓄水时机优化的混合规划数学模型，并设计了一种混合编码方式，运用遗传算法对该模型进行优化求解。利用宜昌站1882～2001年实测日流量资料进行模拟优化，生成了一系列非劣解；然后运用模糊决策的方法，得到了相对合理的动态汛限水位与蓄水时机方案。结果表明，优化设计能权衡防洪与兴利之间的关系，充分挖掘汛初与汛末的潜力，提高三峡水库运行初期的综合效益。     

考虑生态流量需求的梯级水库汛末蓄水调度研究——以溪洛渡-向家坝水库为例

针对溪洛渡-向家坝梯级水电站在汛末期发电兴利、汛末蓄水、无效弃水、下游生态需水等多方面存在的水资源利用矛盾,开展了考虑生态流量需求的汛末蓄水调度研究。首先借助于逐月最小生态径流法,计算了两库水电站蓄水期下游的最小生态流量过程,进而提出了基于调度图的改进提前蓄水方案,并引入了生态流量满足度结合其他兴利指标对蓄水方案进行了评价。研究结果表明：考虑到生态流量需求的改进提前蓄水方案,在提高梯级汛末蓄满率、增大发电效益以及减少弃水量的同时,两座水电站的运行出力、下泄流量过程更加平稳,生态流量满足度也得到了明显提高。研究成果可为溪洛渡-向家坝梯级调度运行、提高蓄水兴利与生态效益提供科学的指导依据。     

允许风险约束下水库洪水资源化研究

为了实现洪水资源化,把风险概念引入到防洪调度中,在汛期允许风险约束下,建立了汛期综合利用水库洪水资源化调度模型。该调度模型不仅兼顾水库的防洪安全,而且使汛末水库尽可能的多蓄水,有利于洪水资源化。算例分析表明,该模型可以有效地协调防洪与兴利之间的矛盾。     

黄河上游梯级水库联合调水调沙及合理库容研究

随着对黄河水资源利用要求的提高,需明确未来调水调沙及南水北调西线工程对黄河上游梯级水库所需库容的影响,探求未来多工况用水要求下合理的梯级水库兴利库容。考虑黄河上游兰州断面需水、梯级水库发电、调水调沙、防洪、防凌等要求,首先建立了以缺水量最小为目标的梯级水库联合调度模型,设置了现状年及远景年共8个方案;其次采用自迭代模拟优化算法求解模型,用长系列径流资料进行优化调度计算;最后对模型求解结果采用时历法推求梯级水库所需兴利库容,确定梯级水库合理库容。从总调沙次数、调沙频率、多年供水量、供水保证率、多年平均发电量、发电保证率等指标分别量化了调水调沙、供水和发电效益。未来梯级水库所需合理库容将因综合需水和调沙次数的增加而增大,而西线工程的实施将有助于减小合理库容规模。在各调沙方案中,仅当2030年西线调水80亿m3时现有的梯级水库兴利库容能够满足综合用水需求,适当降低调沙力度与调沙频率或许是解决这一矛盾的折衷选择。研究成果量化了未来新水资源利用形势下的梯级水库合理库容,为科学指导黄河上游总体工程布局提供了决策依据。     

梯级水库多目标优化调度多属性决策研究

为客观全面评价梯级水库多目标优化调度方案的合理性,需对多目标优化调度非劣方案集进行多属性决策,以便获得最佳均衡方案。文章首先构建了梯级水库多目标优化调度多属性决策指标集,并采用基于权重的投影寻踪模型对非劣方案集进行多属性决策,以此应用于汀江流域棉花滩-青溪梯级水库。实例研究表明该决策模型合理可行,决策结果能够充分发挥流域水资源综合效益,促进流域梯级水资源更合理健康地利用。     

水库分期抬高汛限水位调度方案的探讨

本文针对我省大中型水库暴雨洪水其有季节性的变化规律,探讨了大中型水库分期抬高汛限水位调度方案的必要性和可能性,分析水库分期调度运用是缓解防洪安全与蓄水兴利矛盾的有效途径。采用这种调度方案既能满足不同阶段的防洪要求,又能使库水位逐步提高,增加汛末期蓄满水库兴利库容的机率,提高水库的经济效益和社会效益。     

浅谈水利工程防洪与兴利结合的问题

防洪与兴利有机结合,对工程的设计是比较关键的一个环节。防洪和兴利的结合方式有三种:(1)防洪库容与兴利库容完全结合(2)防洪库容与兴利库容部分结合(3)防洪库容与兴利库容完全不结合。从节约工程投资的角度尽可能的让防洪与兴利结合。根据水库的来水及需水过程,在不设置防洪限制水位的情况下,以满足需求而确定的正常蓄水位为基础,在设计保证率下如后汛期(汛限时段外)主要蓄水期保证供水后能蓄满,水库应采取防洪与兴利完全结合的方式;如保证供水后仍有多余水量,但不能蓄满,水库应采取防洪与兴利部分结合的方式;如保证供水后无多余水量或保证不了供水需求,水库应采取防洪与兴利完全不结合的方式。     

梯级水库兴利库容合理规模模型及算法研究

采用系统科学、水文学、水资源学等多学科交叉的方法,提出了梯级水库兴利库容合理规模的基本概念和计算原理;并以黄河干流为例,建立了梯级水库兴利库容合理规模的模拟模型和对分插值与混沌嵌套搜索算法的优化模型;通过设置不同方案集,分析对比不同情景,采用两种方法求解获得了兴利库容规模、梯级发电量、保证出力和缺水量等重要指标.结果表明,引入对分插值与混沌嵌套搜索算法与模拟模型的求解结果基本一致,各项指标均呈现出一定的规律性,即随着工程措施的增加,兴利库容规模减小、缺水量减少、梯级发电量增大.说明对分插值与混沌嵌套搜索算法应用于梯级水库兴利库容合理规模模型求解问题是合理可行的.     

水库水沙联调的多目标规划模型及其应用研究

本文运用多目标规划的思想方法,建立了水库水沙联调的多目标动态规划模型,并提出了三阶段逐次迭代求解非劣解集的算法。该模型为协调水库排沙减淤与兴利之间的矛盾提供了一个新的途径,所提算法能有效地克服多维多目标动态规划可能遇到的“维数障碍”。实例研究表明,本模型能方便地给出水库发电与排沙的非劣解集及相应的水库非劣运用过程,同时也验证了本模型及其算法的有效性和通用性。     

关于如何抬高水电站汛后正常蓄水位多发电能的问题

目前运行中的水电站如何在汛期充分利用防洪、兴利兼用库容多蓄水,汛后利用调洪库容抬高蓄水位多发电,并供给国民经济各部门的用水,是一个十分重要的问题,特别是在当前电力供应十分紧张的情况下,显得尤为重要。关于如何利用防洪、兴利兼用库容,可通过时历法或数理统计     

论综合利用水库的重复库容

工程设计中经常采用设置汛期防洪限制，减少专用防洪库容；在满足水库本身及下游防洪安全的前提下，使防洪库容尽量与兴利相结合即汛期利用部分兴利库容防洪，这部分库容为防洪与兴利共用，称为重复库容（亦称结合库容），重复库容汛后恢复为兴利库容，以达到减少投资提高综合利用效益之目的。防洪库容与兴库容是否结合和结合多少，不公取决于水库的调节能力、洪水特性及河川径流的变化规律，而且还是一个技术经济问题，要经过分析比