水库防洪错峰调度风险分析方法及应用

水库防洪错峰调度是一种利用下游区间洪水预报信息的防洪预报调度方式,能有效减小水库防洪库容,提高洪水资源利用率,但受区间洪水预报、水库下泄洪水传播时间、调度滞时等不确定因素的影响,水库下游防洪风险的可能性将增加。综合考虑多个不确定因子,采用蒙特卡洛法、风险标准法等,提出了基于错峰调度规则的拟定、风险的定义、风险因子的识别与量化、风险率计算、方案决策过程的水库防洪错峰调度风险分析的流程与方法,并将上述方法应用于海河流域的密云水库。研究结果表明:通过采用提出的防洪错峰调度方案,密云水库能抬高汛限水位2.0 m,减小防洪库容3.09亿m3;而承担的水库防洪错峰调度风险率仅为11%;延长错峰时间能显著降低防洪错峰调度的风险。     

红水河龙滩、岩滩梯级水库汛末优化调度策略

针对汛末防洪与兴利的矛盾,在分析汛末洪水特性的基础上,考虑梯级水库上下游之间的水力联系,以满足流域防洪安全为前提,提出了"库容高低配"调度模式,通过预泄能力约束和库容补偿调度,建立了基于"库容高低配"策略的水库群汛末蓄水调度模型,制定梯级水库汛末优化调度方案。通过红水河流域龙滩、岩滩水库2017年的汛末优化调度实践得知,龙滩、岩滩水库开展汛末联合优化调度,利用部分库容对中小洪水进行调节,适当抬高水库的汛末运行水位,可以显著提高流域洪水资源化利用效率,充分发挥龙滩、岩滩水电站的综合利用效益,通过汛末优化调度方案在确保流域防洪安全的前提下,可增加发电5.37亿kW·h,减少弃水16.63亿m~3。     

考虑梯级水库库容补偿和设计洪水不确定性的汛限水位动态控制域研究

汛限水位动态控制本质上是风险调度的范畴,其最主要的风险源来自于入库洪水的不确定性。不仅包括由于预报误差带来的实时调度风险,还包括由于设计阶段对于设计洪水不确定性考虑不周而存在的潜在防洪风险。本文针对梯级水库,提出了一种考虑库容补偿和设计洪水不确性的汛限水位动态控制域求解新方法。通过分析梯级水库库容补偿调度原理,定义了水库极限汛限水位上限值,并给出了考虑设计洪水不确定性的防洪风险定量表达式。以Copula函数为工具建立上游和区间天然来水的联合概率密度函数,求出下游遭遇某一设计洪水时,上游可能出现的洪水范围,从而得到考虑梯级水库调蓄作用的不确定性设计洪水。通过反复迭代计算最终得到兼顾防洪风险与兴利效益的汛限水位动态控制域。将该方法运用在考虑潘口库容补偿作用的黄龙滩汛限水位动态控制域计算中,并与同频率法和典型年法比较,得到以下结论：1）所提方法能通过挖掘历史洪水信息,为模拟梯级水库设计洪水不确定性提供参考信息;2）相对于同频率法和典型年法,所提方法推求的汛限水位动态控制域更加的安全;3）黄龙滩水库汛期运行水位可以从[240,247]m变为[240,248.21]m。可使汛期来水较多的2000年和来水较少的1994年分别增加发电量0.13和0.11×10⁸ kW·h。所提方法能充分考虑梯级水库库容补偿和设计洪水的不确定性,能得到不增加防洪风险的水库汛限水位动态控制域。     

关于多年调节水库的防洪问题

本文提出了合理确定多年调节水库的防洪库容的方法。水工建筑物在抵抗洪水破环作用的可靠性方面的要求,可归结为对不同等级的水工建筑物,分别确定其在洪水作用下允许遭受破坏的频率。目前在设计水工建筑时,是根据设计(或校核)洪水频率的洪水,经过调洪计算,确定位于防洪水位以上的防洪库容值。这种办法,对年调节水库来说是合理的。但是对多年调节水库来说,由于多年调节水库中的多年库容亦能起拦蓄洪水的作用,而在目前所采用的办法中没有老虑到这一特点,所以所得结果就显得过份保守,水工建筑物的安全超过了与其级别相适应的程度,势必浪费国家的投资。本文提出了根据洪水资料和水库蓄水(或水位)保证率曲线,应用概率相加定理和概率相乘定理来合理确定多年调节水库的防洪库容的方法。在象我国这样的洪水大、洪水调节和枯水调节常有很大矛盾的条件下,应用本文所述的方法来确定防洪库容是有其现实意义的,特别是对于相对容积很大的水库。例如本文所举的三门峡水库的例子,防洪库容可从80亿公方减少到70亿公方,减少的10亿公方库容若用作发电,每年可为国家增加收入500万元左右。     

文峪河水库溃坝洪灾损失预测研究

利用GIS软件MapInfo对文峪河水库下游文水县的一些基础资料进行分析处理,利用内插法生成洪水淹没区等高线图和实体地形图等。利用损失率计算模型对淹没区内损失状况进行了预评估。结果表明,当文峪河水库遭受重现期为5000年一遇的洪水时,会发生漫顶溃坝,洪灾所造成的直接经济损失约为24.149亿元,间接经济损失约为4.347亿元。通过对水库溃坝洪水淹没损失的计算分析,可以让防洪决策人员及水库管理人员对发生水库溃坝洪水可能产生的后果做到心中有数,防止灾害发生。     

基于Copula函数的郁江与西江干流洪水遭遇概率

为了计算郁江和西江干流洪水遭遇的概率,依据Copula函数理论及分析方法,利用实测洪水资料进行参数估计,建立了几种常用的Copula函数,并对它们拟合的效果进行了对比,最后选用Clayton Copula函数展开分析.结果表明,随着西江干流洪水等级的增加,郁江发生同一大洪水的条件概率增加的趋势不明显;郁江与西江大洪水遭遇的概率非常小,郁江和西江干流50年一遇以上洪水同时发生的概率不超过0.05%,在西江干流发生大于50年一遇以上洪水的条件下,郁江发生大于50年一遇以上洪水的概率仅为2.73%.该成果可为西江流域的防洪控制水库在制定联合调度规则时利用两江大洪水错开的特点,充分发挥水库的调洪能力提供依据.     

用明渠非恒定流理论对大藤峡水库进行库容特性研究

本文将大藤峡水库库区流动概化为一维非恒定流动,用河网非恒定流四级解法数学模型模拟了在坝前水位维持不同值的情况下,1968年洪水在库区内的演进,并验证了数学模型及资料概化的合理性。根据电算结果,笔者作出了三参数库容曲线,并就库容特性进行了归纳。笔者的成果也揭示了水库库容除了与入库洪水、坝前水位有关之外,还与洪水的涨落影响有关。这一规律已被国内有关水库实测资料证实。文章最后还就用非恒定流理论制作四参数库容曲线的不可行性及用非恒定流电算方法为调洪演算提供多参数库容曲线的不必要性等问题进行了讨论。     

三峡工程于2008年9月中旬正式运行

世界最大的水利枢纽工程———三峡工程从施工准备开始,到现在已连续建设了16 a,预计2008年底主体工程将全部竣工.根据国务院三峡建委16次会议精神和最新安排,三峡工程于2008年9月中旬实施试验性蓄水,蓄水目标是最终水位175 m,三峡工程由此进入正常运行期.蓄水至最终水位及主体工程全部竣工,意味着防洪、发电、通航3大效益将全面而充分地发挥出来.届时,221.5亿m3的防洪库容,将对长江中下游的防洪形势起决定性作用,“万里长江,险在荆江”的荆江河段防洪标准将由10 a一遇提高到100 a一遇;世界最大的水轮发电机组的能力也将尽情释放,平均每年可发电800多亿kW·h;宜昌至重庆的长江航道将得到显著改善,万吨级船队可直达重庆港.即将蓄满的最终水位,即将完工的主体工程,只是三峡工程史上的一个分水岭,但远未休止.向更高水位蓄水,对工程建设质量及安全稳定运行状况是一次全面考验.不仅如此,移民安稳致富、库区产业空虚、地质灾害防治、生态环境保护等问题,也不会随着最终蓄水与主体工程竣工而结束,有的还将变得更为严峻.此前激情澎湃的建设,将激情澎湃的三峡变成了静水流深的水库,此后的“后三峡”时期,便需要静水流深的努力来一一应...     

故县水库洪水复核存在的问题及科学评价

根据水利部大坝安全鉴定的要求,为了水资源的综合利用和水库的安全,在设计洪水的基础上,对水文测验系列资料和1898年洪水的分析,不同处理方案延长洪水系列对设计洪水影响不同,对现有库容进行了调查复核,对水库大坝防洪安全进行了综合评价。     

吉安市城市防洪排涝水文分析

根据吉安市吉安等5个水文水位站已收集到的198站年水文资料系列样本,对城市化水平下的城市洪水成因和雨洪关系等进行研究,得出吉安市防洪排涝标准50a—遇、100a—遇、200a—遇洪水的设计洪峰水位、相应洪峰流量、设计最大24h暴雨量、相应市区排涝洪水量、排涝模数,为吉安市防洪排涝提供决策依据．     

基于二元极限理论的流域洪水资源利用现状与潜力分析

为协调流域洪水资源利用与洪水资源调控利用能力和下游生态需水量两个约束之间的关系,在现有研究的基础上,进一步提出基于二元极限理论的流域洪水资源利用现状与潜力分析方法：认为洪水资源可利用量是洪水资源调控利用能力和下游生态需水量的函数;认为洪水资源利用潜力也是洪水资源调控利用能力和下游生态需水量的函数。对其概念和方法进行阐述,并通过二元极限理论分析两个因变量和两个自变量之间的关系。以淮河流域吴家渡水文站以上区域为例,根据所提出方法,计算区域相关指标： 1956-2016年区域平均洪水资源利用率为24.7%,利用率波动幅度较大,但是随着时间的发展,整体趋势在不断提高。多年平均现状可利用量为72.4亿m3,平均理论可利用量为183.53亿m3,平均现状利用潜力为34.76亿m3,平均理论利用潜力为145.89亿m3。洪水资源利用主要集中在偏丰水年和平水年。洪水资源调控利用能力每增加20亿m3,洪水资源可利用量平均增加15亿m3,利用潜力平均增加16亿m3;下游生态需水量每增加20亿m3,洪水资源可利用量平均减少5亿m3,利用潜力平均减少3亿m3。说明洪水资源可利用量和利用潜力主要受洪水资源调控利用能力限制,提高调控利用能力是提高该区域洪水资源利用水平的关键。     

考虑预报预泄时白盆珠水库汛期蓄水运用方式研究

针对白盆珠水库汛限水位 (75m)与库区迁赔高程 (79.7m)相差 4.7m的特点 ,研究了水库汛期蓄水运用方式 ,即对每场洪水的退水段进行适当的拦蓄 ,但在防洪方面可能会有一定影响 .为了减轻这种影响 ,进一步研究了水文、气象预报预泄的运用方式 ,既使防洪要求得以保证 ,又使水库获得可观的经济效益 .     

分形理论在紫坪铺水库汛期洪水分期中的应用

洪峰散点序列在一定尺度范围内表现出了自相似性和分形特征,可用分形理论划分洪水分期。介绍了分形理论及容量维的计算方法,并以紫坪铺站历年汛期日最大流量为系列样本进行研究,将紫坪铺水库汛期洪水划分成3个分期。结果表明,利用分形理论划分的紫坪铺水库洪水分期与成因分析法和数理统计法划分的洪水分期基本一致,但与其它两种方法相比,分形方法具有客观、受经验和人为影响较小、划分的洪水分期时间更加精确等优点,有利于在生产实际中推广应用。     

亚布力滑雪旅游区水源增容扩建工程度汛情况分析

为确保大冬会的用水要求,黑龙江省亚布力滑雪旅游区水源增容扩建工程于2007年6月25日蓄水.鉴于好汉泊水库目前土坝仅填筑到约379.5m高程,蓄水后即进入汛期,在此期间工程施工的同时既要保证蓄水又要安全度汛,对工程的度汛情况进行了综合分析.     

珊溪水库蓝藻水华成因及应对措施

珊溪水库总库容18.24亿m3,水面面积35.4 km2.主库区营养物质浓度不高,部分支流回水区稍高.2010年入夏后库区藻类异常繁殖,部分支流回水区反复发生蓝藻水华.从水生食物链、营养物质、气象因素的角度分析蓝藻水华产生的原因,指出水生食物链的结构失衡是藻类异常增殖的关键因素,提出生物调控是目前预防藻类水华的首要任务.     

青山水库提高蓄水位研究

青山水库经除险加固工程后防洪能力得到巩固提升．随着经济社会发展对水资源需求不断增加,水库的供水矛盾逐渐加剧．从必要性、可行性以及提高蓄水位还需解决的问题进行分析,认为青山水库已具备提高蓄水位条件,并可确保提高汛限水位后的防洪安全．     

分层分段微差爆破技术在竖井开挖中的应用

针对大伙房水库输水（二期）工程取水头部竖井石方爆破开挖过程中,施工环境复杂、开挖工作量大及爆破控制要求高等特点,对施工顺序、施工工艺、爆区分层、爆破参数、爆孔布置、装药结构、装药方式等参数进行了优化设计,并论证爆破安全性．采取按台阶高度分层分段多作业面同时开挖的施工方案,施工中采用深孔微差爆破技术．施工结果表明,设计方案效果佳、安全性好,可供类似工程参考．     

温州泽雅水库洪水预报单位线的推求

洪水预报是确保水库防洪功能有效发挥的关键,根据泽雅实测水文资料,采用原型单位线进行洪水预报进行推求.在历史资料不全与上游没有流量实测站的前提下,确保温州城区正常的供水及减少水库下游水患灾害,有计划地开展水库调度工作.为今后的防洪调度做好预报提供依据,充分发挥水库应有的效益.     

武安市口上水库流域水文特性分析

根据口上水库历年观测的水文资料,分析了口上水库流域降水量、径流量的年内分配及年际变化特性,研究了口上水库流域洪水水文特性及水库水质变化规律,可为水库防洪调度、兴利调节、水资源优化配置的决策提供参考。