洪家渡水电站水库洪水预报及调度的探索

洪家渡水库是乌江流域梯级电站水库群的龙头水库, 它的控制运用对整个梯级电站的防洪防汛、水库调度以及梯级电站的经济效益有着重要意义。文章针对洪家渡水库特点, 对洪家渡水库流域水文气象特性、洪水组成等特点进行了分析, 提出了洪家渡水库洪水预报的方式和调度的原则。     

广域预报信息驱动的水库群实时防洪全景调度研究

针对已有防洪调度模型与方法无法有效应对上下游断面间水力联系的复杂性,未能准确提供并充分利用多个关键性控制断面的水文信息,尚不足以合理协调区域防洪和整体防洪安全的问题,本文开展了多断面洪水广域预报信息驱动的水库群实时防洪全景调度研究。首先依据水库防洪调度规程,使用一维水动力学模型模拟生成多种设计洪水条件下干支流河道沿程断面的水文过程,构建反映水库调蓄影响下的上下游断面间洪水演进动力特性的数据集,并以此为依据建立多断面水位流量的交互效应线性回归预测模型,实现干支流多断面洪水广域预报。在此基础上,提出广域预报信息驱动的梯级水库群防洪全景调度方法。为验证本文模型有效性,以长江上游梯级水库群为实例对象开展研究。结果表明：本文模型在下游断面实时防洪状态与上游库群调度决策之间较好地建立了一种动态响应的互馈机制,能够有效解析调度决策对下游防洪断面的影响,充分利用多断面洪水广域预报信息进行防洪全景调度决策,更好地保证并协调流域中区域和整体的防洪安全。研究成果已在长江三峡水利枢纽调度通信中心初步应用,促进了长江上游水库群防洪调度水平的进一步提升。     

基于改进惯性权重PSO算法的水库防洪联合调度研究

针对望谟县洪灾频发的现状,基于改进惯性权重的PSO算法,以动用新屯、纳坝水库的防洪库容最小为目标,建立了水库防洪联合调度模型。在保证水库工程安全和控制断面低于保证流量的前提下,通过防洪联合调度,两库(纳坝、新屯)库堤结合方案使望谟县城市防洪标准由现状20年一遇提高到50年一遇,50年一遇洪水削峰率约为33.7%。其中,纳坝水库50年一遇洪水的安全下泄量为23.5 m³/s,新屯水库50年一遇洪水的安全下泄量为16.5 m³/s。实例应用可为水库群防洪联合调度研究提供参考。     

西江中上游型洪水影响下龙滩水库调度特性初探

为探讨龙滩水库对西江中上游型洪水的防洪削峰作用,选取"96·7"中上游型洪水作为典型洪水,拟定4种龙滩水库调度方案,采用率定和验证后的西江中游河网及梯级水库水动力数学模型,分别对典型洪水及频率为0.2%、1%和2%水文条件下的4种梯级水库调度方案进行了模拟计算和分析。结果显示,该水动力学模型能很好地模拟洪水特性参数的时间变化规律以及水库的运行调度过程;对于"96·7"典型中上游型洪水,由于红水河洪水较小,梧州断面流量以柳江来水为主,龙滩水库调度对梧州断面削峰效果有限;但针对中上游型不同频率的大洪水,采用提前启用龙滩水库的调度方案能有效削减梧州断面的洪峰值;其中,龙滩水库采用发电流量控泄的方案可以达到防洪和发电效益的统一。     

江苏盱眙县混联水库群防洪优化调度研究

随着我国河流防洪系统的不断完善,水库群联合防洪的作用逐渐显现,且计算机科学技术的飞速发展,使水库优化调度方案越发丰富。针对混联水库群的结构特征,考虑水库群的防洪能力、下游河道的安全泄量及河道洪水演进规律,建立了以最大削峰为目标的混联水库联合调度模型,并通过改进粒子群算法求解。以江苏淮安市盱眙县桂五水库—山洪水库—龙王山水库防洪调度系统为例,将20年一遇设计洪水和50年一遇设计洪水作为输入条件,计算结果显示,经优化调度后龙王山水库最大下泄流量较规程调度分别削减了10.4%、13.5%,且优化调度在一定程度上减小了水库最大占用库容,更有利于下游防洪对象的安全、水库自身的安全运行。     

梯级水库群超标洪水的协同应急调度研究

受全球气候变暖影响,极端天气事件发生频次增加,超标准洪水灾害的突发性、危害性和不可预见性更加突出,使得梯级水库面临的应急处置问题日益凸显,其中大坝溃决或连溃是梯级水库面临的最大威胁。针对超标洪水,实施水库群协同应急调度,是发挥水库综合利用效益的有效手段之一。本文选取最高水位最低化准则作为超标洪水协同应急调度模型的目标函数,采用逐步优化算法求解梯级水库群超标洪水协同应急调度模型,对梯级水库群超标洪水应急调度方案进行了有益的探索,并以大渡河流域瀑布沟水库、深溪沟水库和枕头坝一级水库为例,对其超标洪水过程进行调度计算,验证了上述模型的合理性和可靠性。结果表明:通过梯级水库群的协同应急调度,各水库在洪水前期预泄水库水量,尽可能腾出更多的水库库容,便于迎接后期可能发生的洪水,尽可能地降低各水库的水位,有效确保梯级水库群的防洪安全。研究成果对各大流域梯级水库群超标洪水的应急调度机制的建立具有重要的理论意义和工程实践价值。     

基于可靠度理论的设计洪水计算方法研究

在流域梯级开发中,上游水库的调蓄作用改变了下游天然洪水状况,直接影响到下游设计断面的设计洪水.应用可靠度理论中的JC法,对受上游调蓄影响的梯级水库设计洪水计算方法进行研究.以清江梯级水库为例,分别对单库运行和两库联调两种情况进行了分析探讨,直接在失效边界上寻求洪水最不利分配组合,计算了控制断面设计洪水的风险,再结合典型年洪水过程推求下游设计断面的洪水过程线,从而为梯级水库设计洪水计算方法提供一条新途径.以1997年为洪水典型年,算出两种情况下的削峰量分别为5 400m3/s和7 900m3/s,下游控制断面的防洪风险分别为0.842%和0.074%,联合调度较单库运行的削峰作用显著,且防洪风险也小于单库运行.结果表明,基于可靠度理论,不仅可以直接寻求洪水地区组成的最不利洪水情况,还可以定量计算设计洪水风险.     

岳阳市铁山水库、大坳水库洪水联合调度分析

正水库的防洪调度是确保水库安全,实现水库防洪任务,充分发挥水库综合效益而采取的水库控制运用方式,针对某一区域水库群开展联合调度研究,具有重要的现实意义。本研究以湖南省岳阳市铁山水库、大坳水库联合调度为例。两座水库地处同一降雨区域,坝址相距12.7km,结合下游沙港河、饶港河、杨林河等防洪现状,根据两水库的入库洪水特性及相互遭遇情况,在假定历史洪水过程可能在未来完全重现的条件下,采用20年一遇、100年一遇洪水,     

西江中下游型洪水下的梯级水库调度模拟分析

为探讨西江中游主要梯级水库的拦洪削峰作用,以100年一遇的"05·6"中下游型洪水作为典型洪水,拟定了龙滩、岩滩和西津3个主要大中型水库的4种梯级水库调度方案,采用率定和验证后的西江中游河网及梯级水库水动力数学模型,分别对频率为0.2%、1%和2%的中下游型洪水下的4种梯级水库调度方案进行了模拟计算和分析,结果显示,该水动力学模型能很好的模拟洪水特性参数的时间变化规律以及参与调度水库的运行调度过程;龙滩水库的单库调度方案能有效削减"05·6"型中下游洪水下的梧州断面洪峰量级,以龙滩水库调度为主导联合西津和岩滩水库的调度方案能进一步削减下游梧州断面的洪峰,但西津和岩滩水库由于库容有限,分析显示西津或岩滩水库单独调度对"05·6"中下游型洪水的拦洪削峰作用极为有限。     

2017年汉江秋季洪水特性及预报调度分析

2013年丹江口大坝加高工程完成后,遭遇连续枯水,各年度蓄水严重不足,2017年发生明显秋汛,防汛部门科学调度,取得了统筹防洪、大坝蓄水安全与监测试验等多目标共赢的成果。通过分析汉江2017年秋汛的水雨情发展、洪水地区组成、水情预报及水库调度等,解析了汉江此次秋汛过程的降雨、洪水特性,水情预报精度水平及水库调度的成效。分析表明：汉江9月上中旬降雨起筑底作用,9月23日开始的连续强降雨过程累计雨量大、覆盖面积广,直接导致汉江连续涨水过程;丹江口入库洪水最大15 d洪量接近秋季10 a一遇,丹皇区间最大7 d洪量超过秋季20 a一遇;丹江口水库实施拦洪削峰调度,削峰率均在50%以上,削减中游干流主要站洪峰水位约2 m,避免了中下游分洪民垸和杜家台分洪。     

丹江口入库洪水与坝址洪水关系研究

以汉江流域的丹江口水库为研究对象,基于水库建库前后的洪水资料,采用流量叠加法、水量平衡法、马斯京根演算法等方法推求入库洪水和坝址洪水,建立入库洪水与坝址洪水的洪峰流量和不同时段洪量的关系,研究不同方法推求的入库设计洪水成果的差异。研究结果表明:丹江口入库洪水与坝址洪水的关系可近似用线性关系表示,洪峰流量较时段洪量的相关性略差,随着时段的增长,入库洪量与坝址洪量趋于接近;采用典型年法推求入库设计洪水,不同典型年推求的入库设计洪峰和短历时洪量成果差别较大,用入库洪水与坝址洪水关系法推求的入库设计洪水成果代表平均值。研究成果可为丹江口水库防洪调度运行提供参考。     

缺乏水文资料的入库洪水计算

作为枢纽设计依据的入库洪水，其分析计算历来是比较棘手的问题，特别是资料缺乏的水库则更为突出。入库洪水下坝址洪水相比一般峰现时间早前、洪峰增高、短时段洪量增另，而入为洪水成果在水库建成之前没有实测资料可以检验。因此入库洪水的计算、成果的合理性分析非常重要。目前对区间示控面积占比重的水库入库不研究较少。针对上述问题，对入库洪水分析计算的几种方法加以总结，通过典型的实例剖析，阐述了资料缺乏、区间未控面积     

“20·8”洪水金沙江流域水库群调度对川渝河段的防洪作用

2020年8月,受长江上游强降雨影响,岷江、沱江、涪江发生了大洪水或特大洪水。在长江上游水库群全力拦洪、削峰、错峰调度后,长江上游干流朱沱至寸滩江段仍出现超保证洪水,给川渝河段带来巨大的防洪压力。重点从暴雨洪水概况、金沙江水库群调度过程、还原计算等方面对“20·8”洪水展开深入研究,量化分析金沙江水库群调度对川渝河段的防洪作用。研究结果表明:金沙江水库群在长江4号、5号洪水期间共拦蓄洪量47.37亿m³,占寸滩以上水库群总拦蓄量的57.7%,成功实现与嘉岷流域的洪水错峰调度,削减了川渝河段洪峰流量9 400~11 700 m³/s,降低川渝河段洪峰水位2.6~2.8 m,避免了上游干流全线超保证水位,降低寸滩站洪峰水位约2.6 m,占其洪峰水位总削减值近9成,有效减轻了防洪压力。     

乌江流域防洪调度问题及其对策研究

乌江流域思南县城、沿河县城、彭水县城等防护对象堤防建设的实际防洪能力低于规划标准,而且由于受上游水库的下泄和下游水库水位顶托的双重影响,导致流域的整体防洪能力不足。为了使上述3县城的堤防建设达到防洪设计标准,对乌江流域防洪调度现状和存在的问题进行了分析研究,在此基础上,建立了梯级水库联合防洪调度模型和水库回水计算模型。以彭水县城为例,运用上述两种模型进行了模拟计算分析,根据分析结果,提出了防洪调度措施、不承担防洪任务水库应急调度以及应急转移等一些应对措施,可为乌江流域防洪调度提供技术支撑和决策参考。     

三峡水库运行期设计洪水及汛控水位初探

考虑长江上游水库群调蓄对三峡水库设计洪水的影响,采用最可能组成法和典型年法推求干支流控制站洪水的地区组成,构建多输入单输出(MISO)系统模型模拟向家坝至三峡水库未控区间的洪水过程,研究探讨三峡水库运行期设计洪水及汛期防洪控制水位(汛控水位)。结果表明:长江上游干支流梯级水库的调蓄作用对三峡水库设计洪水影响显著;三峡运行期千年一遇设计洪峰流量为81 136 m3/s,3、7、15和30 d洪量分别为188.2、386.3、727.4和1320.9亿m3,相比建设期设计值分别削减了18.2%、23.8%、20.6%、20.2%和16.9%;在不降低防洪标准的前提下,三峡水库运行期汛控水位(155 m)比建设期汛限水位(145 m)抬高了10 m,这不仅有利于库区航运、维护库岸稳定、保护消落区生态环境,还可增发电量、减少蓄水期对洞庭湖和鄱阳湖的影响,经济社会和生态环境效益巨大。     

Flood risk control of dams and dykes in middle reach of Huaihe River简

Three stochastic mathematical models for calculation of the reservoir flood regulation process, river course flood release, and flood risk rate under flood control were established based on the theory of stochastic differential equations and features of flood control systems in the middle reach of the Huaihe River from Xixian to the Bengbu floodgate, comprehensively considering uncertain factors of hydrology, hydraulics, and engineering control. They were used to calculate the flood risk rate with flood regulation of five key reservoirs, including the Meishan, Xianghongdian, Nianyushan, Mozitan, and Foziling reservoirs in the middle reach of the Huaihe River under different flood frequencies, the flood risk rate with river course flood release under design and check floods for the trunk of the Huaihe River in conjunction with relevant flood storage areas, and the flood risk rate with operation of the Linhuaigang Project under design and check floods. The calculated results show that （l） the five reservoirs can withstand design floods, but the Xianghongdian and Foziling reservoirs will suffer overtopping accidents under check floods; （2） considering the service of flood storage areas under the design flood conditions of the Huaihe River, the mean flood risk rate with flood regulation of dykes and dams from Xixian to the Bengbu floodgate is about 0.2, and the trunk of the Huaihe River can generally withstand design floods; and （3） under a check flood with the flood return period of 1 000 years, the risk rate of overtopping accidents of the Linhuaigang Project is not larger than 0.15, indicating that it has a high flood regulation capacity. Through regulation and application of the flood control system of the Linhuigang Project, the Huaihe River Basin can withstand large floods, and the safety of the protected area can be ensured.     

长江上游干支流洪水组成与遭遇研究

通过对长江上游洪水组成及遭遇规律的研究,可为长江中游干流控制性枢纽制定调度方案提供理论基础。根据各代表站实测资料(包括年最大洪水及发生时间),考虑洪水传播时间,逐年分析金沙江与岷江、长江与嘉陵江、长江与乌江的洪水遭遇可能性,然后分析遭遇概率的高低和遭遇洪水量级。研究成果表明,长江与岷江、嘉陵江洪水遭遇概率较高,除个别年份外,一般遭遇洪水量级较小;长江与乌江洪水遭遇概率较低,且遭遇洪水一般为中小洪水;长江上游干支流同时发生较大洪水遭遇的机率很小。     

考虑分级防洪目标的梯级水库汛控水位调度模型及应用

围绕中小洪水减压、大洪水保安和特大洪水降损等防洪目标，构建了面向分级防洪目标的梯级水库汛控水位优化调度模型，针对不同频率设计洪水，基于“模拟-优化”框架，采用仿生进化算法对调度模型进行了高效求解，并利用熵权法对调度方案进行了多目标评价，比选了梯级水库汛控水位方案。以金沙江中下游6个梯级水库和三峡水库组成的梯级水库为研究对象，研究结果表明：相比原汛限水位方案，在不降低原防洪标准的前提下，选定的方案可使梯级水库水位抬高0.36～6.22 m,发电量增加6.28亿～19.26亿kW·h,增幅为1.18%～4.27%,经济效益显著，可为梯级水库汛控水位的规划设计提供技术支撑。     

长江上游流域暴雨洪水相似性判别指标研究

暴雨洪水发生演化的各个阶段之间存在一定的关联性和规律性。以长江上游流域为研究对象,将暴雨洪水指标分为降雨、洪水、时间、雨洪关系、水库、形状和初始指标7大类,共67个指标。通过整理暴雨历史洪水资料,摘录暴雨洪水过程和计算暴雨洪水特征值,结合洪量相似度、洪峰相似度、形状相似度和灰色关联度4种相似性评价方法,优选出降水量、降水历时、起涨流量和洪水涨率4个指标作为相似洪水判别指标。以113场三峡入库洪水为样本进行相似性检验,基于几场典型洪水特征值寻找的历史相似洪水之间的相似度较高,确定性系数都达到了0.9以上。结果表明,降水量、降水历时、起涨流量和洪水涨率4个指标作为相似洪水判别指标,对指导实时洪水预报具有较高的参考价值。研究成果在三峡水库以上长江上游流域进行了试验应用,在寻找历史相似洪水方面具有较好的效果。