基于库容风险频率曲线的水库群联合防洪调度研究

水库实时防洪调度决策是一类多目标、多阶段、多约束的复杂决策问题,风险分析是实时防洪决策的重要环节和依据,本文提出一种基于防洪库容风险频率曲线的梯级水库群防洪风险共担理论及水库风险-调度-决策理论体系,并结合溪洛渡、向家坝、三峡水库实际情况,运用自主研发的梯级水库群联合防洪调度风险分析模型,分析梯级水库群在汛期不同时段的防洪风险,并将风险率引入实时防洪调度决策,以期为水库群防洪调度提供决策依据,提高联合防洪调度系统综合利用效益。研究表明,实时调度过程中考虑风险率因素能够在保证防洪安全的同时有效提高水库群综合效益,风险-调度-决策理论能够为水库群调度方案优选提供依据。     

防洪调度图在二滩水库调度中的应用

二滩水库是以发电为主的大型水库,因设计时不承担下游的防洪任务,正常高水位以下未留防洪库容,水库在汛期要长期弃水运行,防洪调度比较被动。本文以二滩水库为例,根据不同入库流量编制出二滩水库防洪调度图,依据入库流量大小预留出相应的防洪库容,不但解决了防洪与发电之间的矛盾,使二滩水库获得可观的防洪库容和较大的防洪效益,而且为金沙江下游及长江干流的防洪削峰、错峰创造了条件,还可为汛末蓄水关闸时间的选择提供了可靠的依据。该防洪调度图也是汛期水库防洪、发电和水位控制的实时调度图,应用灵活主动,并可在其他以发电为主(或引水较有规律)的大型水库应用和推广。     

三峡水库围堰发电期的防洪调度

按审查批准的三峡水利枢纽初步设计，围堰发电期三峡水库没有为长江中下游设置防洪库容。1998年长江大洪水后，长江中下游的防洪对三峡建设期防洪调度提出了新的要求。在围堰发电期，当长江发生大洪水、防洪形势严峻、诸多水库已非常运用的情况下，三峡水库在确保围堰安全运行的同时，利用可挖掘的防洪潜力，适度发挥滞洪错峰作用，以充分发挥三峡工程围堰发电期的综合利用效益。围堰发电期的防洪调度主要有正常调度和非常调度两种方式。启用非常调度方式是以沙市水位作为控制判定条件的。     

金沙江下游梯级与三峡水库防洪库容互补等效关系研究

长江上游干支流梯级水库和三峡水库均承担着长江中下游的防洪任务,其防洪库容具有一定的互补等效性。本文采用典型年法和最可能地区组成法推求了三峡水库的洪水地区组成,基于不降低原设计防洪标准的原则,探讨了五个典型年和三种设计频率情况下,金沙江下游梯级和三峡水库防洪库容的互补等效关系。结果表明：(1)五个典型年能够反映三峡水库发生大洪水的地区组成规律,金沙江下游梯级和三峡水库防洪库容互补等效关系近似为线性关系。(2)同种典型年和设计频率下金沙江下游四座水库的互补等效系数值近似等同,主要受三峡水库典型年的洪水地区组成影响;当预测洪水主要来源于金沙江(或嘉陵江及未控区间)流域时,等效系数取0.8(或0.5)。(3)通过洪水预报和等效关系动态运用三峡水库防洪库容,在不增加防洪风险的前提下,三峡水库年均汛期可增发电量41.4亿kW·h(+9.86%)。     

水库调度对下游防洪的影响分析

分析了传统水库调度中存在的一些问题，从下游防洪安全，防洪库容的优化配置和调度运用等方面，阐述了不同的水库调度方式对下游防洪安全体系建设的影响，对水库调度提出了一些新的思路。     

三峡水库对城陵矶防洪补偿库容释放条件分析

针对三峡工程承担的防洪任务,从长江流域与洞庭湖水系洪水特性,城陵矶附近地区防洪标准及防洪补偿调度方式,分析提出了三峡水库对城陵矶防洪补偿库容的释放条件。在发生流域型大洪水的年份,因需要三峡水库长时间拦蓄洪水,动用较多防洪库容,水库将长期处于较高水位运行状态。如洞庭湖水系不发生大洪水,三峡水库对城陵矶地区防洪补偿库容就可释放。除发生流域型大洪水的年份外,7月中旬后,洞庭湖水系一般不会发生大洪水,加上洞庭湖自身具有较大的调节洪水能力,防洪安全有保障,8月1日之后有条件逐步抬升三峡水库水位至155 m运行,可提高水资源综合利用效率,也可减轻三峡水库蓄水期间蓄水对湖区水位的影响,保障湖区供水安全。研究结果对三峡水库科学调度具有指导意义。     

三峡水库对城陵矶防洪补偿控制水位研究Ⅱ——风险分析与运用方案

乌东德、白鹤滩水库投运后,长江上游水库群联合防洪调度为进一步提高三峡水库对城陵矶防洪补偿控制水位创造了有利条件。为提高三峡水库对城陵矶防洪补偿控制水位,针对金沙江下游梯级防洪库容投入运用条件,基于三峡坝址不同典型年的不同频率设计洪水,开展了荆江防洪和库区回水风险分析,提出了金沙江下游梯级配合三峡水库的等比例分级拦蓄方式,在确保荆江及库区防洪安全的前提下,提出了三峡水库对城陵矶防洪补偿控制水位优化运用方案,给出了金下梯级预留防洪库容与三峡水库对荆江防洪库容的等效关系。研究结果表明：提出的等比例分级拦蓄方式综合了拦量和削峰两种模式,有效利用了金下梯级防洪库容,调度效果最好;提出的水位优化运用方案具备较好的防洪减灾效果,丰富完善了长江上游水库群联合防洪调度方案,可进一步减少中下游超额洪量。研究成果可为长江水库群实际洪水调度提供技术支撑和决策参考。     

长江中游防洪问题与对策

三峡工程的首要任务是防洪,防洪的重点是保荆江安全。在此背景下分析长江中游当前防洪形势和三峡工程存在的问题,认为相对于长江中游洪水形势和防洪要求,三峡水库防洪库容远小于长江中游超额洪水,动态防洪库容小于设计静态防洪库容,有效防洪库容更小;长期河道演变使城陵矶等地同流量水位显著升高;中游蓄滞洪区建设规模严重偏小,而建设进度严重滞后,已有蓄滞洪区使用困难;当前大规模清水冲刷没有降低洪水位,反而荆江向洞庭湖分洪减小、河道泄洪能力进一步萎缩;三峡水库2008年按正常水位运行以来,连年拦中小洪水和超汛限水位运行,大量占据防洪库容和压低下泄洪水流量,使下游河道长期得不到洪水塑造,行洪能力和堤防得不到检验和考验。考虑到气候变化等不确定性影响,现在长江中游防洪形势仍然严峻。建议:切实维护三峡工程规划确定目标和防洪调度方式,严格控制汛限水位,积极采取优化调度增加水库防洪能力;尽快完成三峡工程规划要求的城陵矶附近蓄滞洪区建设,采取政策措施保证分洪与发展兼顾;改变和优化金沙江下游4大梯级水库汛期运行方式;加强三峡库区岸坡治理、提高水库防洪调度灵活性;采取积极措施维护长江中游江湖关系稳定。     

三峡水库干流动防洪库容简化算法

基于三峡水库实测水文、地形资料,采用一维水流数学模型对三峡水库干流动库容进行了计算,在综合分析的基础上对水库各特征段动库容进行了拟合。结果表明,三峡水库干流动库容可通过其与各代表水文站水位的关系来近似简单表达,且具有良好精度;在坝前水位一定的情况下,三峡水库干流的动防洪库容随流量的增大而减小,动、静防洪库容差随着流量的增大而增大。     

支流水库防洪功能定位及防洪库容设置探讨

根据永宁水库在流域防洪体系的定位分析,对永宁水库拟定了3种不同的防洪调度方案,结合技术经济指标和防洪作用比较,确定水库的防洪库容。在满足支流防洪需求的前提下,充分发挥永宁水库在浦阳江防洪体系中的作用,为流域支流水库防洪库容的设置提供了一种研究思路。     

三峡水库入库流量计算及调洪演算方法探讨

三峡水库属于典型的河道型水库,动库容巨大,用传统的静库容推算入库流量的方法和调洪演算方法难以满足三峡水库实时调度要求。通过分析入库流量、计算方法和调洪演算方法,建立库区水动力学模型,推求其变化规律,探讨三峡水库入库流量计算和调度演算方法,并通过2009,2010年的洪水检验,表明所用方法具有较高的精度,基本满足了三峡水库实时调度的要求。     

三峡水库汛限水位动态控制可行性研究

应用实际观测资料,分析三峡水库水文气象预报精度和长江上游来沙量,研究三峡水库实施汛限水位动态控制的可行性.结果表明,三峡水库入库洪水1d、2d、3d预报精度均达到甲级标准;其区间流域未来24h、48 h无雨和小雨预报信息可以用于实时调度;与1961年～1970年系列相比,2003年～2009年系列各站年均来沙量减少44...     

三峡水库实时调度水文气象预报应用风险及控制

为量化水文气象预报误差对水库实时预报调度的影响,以三峡水库为例,基于其历年水文气象预报信息的误差分析成果,假定入库过程,并叠加对应不同概率的预报误差,以此作为水库调洪演算模型的输入。分析了不同预见期、不同保证率水文气象误差条件下,不超过风险控制点的库水位指标,提出了三峡水库实时预报调度风险控制策略,可为水库科学调度提供参考。     

三峡水库动库容特性分析

三峡水库在175 m蓄水位下属于河道型水库,为研究动库容对防洪调度的影响,以三峡水库蓄水后2007~2010年汛期运行观测资料为基础,从水面线分析、典型洪水过程的动库容计算及动库容关系曲线3个方面初步分析了三峡水库的动库容特性。结果表明：2007~2010年期间不同实测洪水的三峡水库的动库容水量在5.94亿~53.33亿m3之间,占总库容的比例为2.24%~19.28%。考虑动库容与否对三峡水库洪水过程的拦蓄量计算影响较大,动库容在三峡水库调洪中起到正、负两种作用;三峡水库的动库容大小受坝前水位、入库流量和出库流量影响较大。     

水库汛限水位实时动态控制模型研究

现行的汛限水位方法一般未能考虑预报信息，因而严重制约了水库汛期兴利效益的发挥。通过对实时调度中的可接受风险的研究，在调度期内控制防洪风险在可接受水平内；讨论实时调度与传统汛限水位之间的关系．由调度末水位耦合汛限水位，由此建立了带有机遇约束的水库汛限水位实时动态控制模型。结合三峡水库围堰发电期的汛期调度，进行了实例研究，结果表明，在不同的预报来水以及预报精度情况下，水库汛限水位实时动态控制模型能在不降低防洪标准的前提下，显著提高水库的兴利效益。     

三峡水库减淤增容调度方式研究双汛限水位调度方案

本文研究了三峡水库减少淤积的双汛限水位调度方案及其综合影响。建议在大洪水来临前，将坝前水位从１４５ｍ下降到１３５ｍ，既腾空部分库容防洪、也增加冲沙减淤作用。双汛限方案对航运和发电有一定的影响。平均每年断航时间约７ｄ。但是变动回水区淤积大量减少，可改善通航条件，库区流速降低，既提高航运经济效益，也改善坝区通航条件。后期可增加兴利库容１２亿ｍ＾３以上，对于提高发电质量，改善枯水期下游通航条件也有好处。     

论三峡水库泥沙淤积的控制——处理三峡水库泥沙的策略与措施

本文专门论述三峡水库泥沙淤积的控制，它是解决三峡工程泥沙问题的关键之一，首先介绍了根据多年研究，提出的利用水库长期使用方法，控制库容淤积，从而能保证绝大部分防洪库容和调节库容。其次提出按照水库积和回水的相互作用，利用防洪限制水位控制库尾回水抬高、筘辊重庆市洪水位抬高，以尽可能减少中、后期淹没，第三、着重阐述了在三峡水库泥沙研究中为了增加水库航深，首次提出航运控制调度的概念，以限制枯水期水位消落，增加其航深，在此基础上从水库淤积控制角度论述了三峡水库运用水位的选择。