枯水期西江流域骨干水库群压咸补淡调度研究

珠江三角洲的咸潮上溯给周边地区造成了巨大的经济损失和社会影响,消减咸潮上溯带来的不利影响已迫在眉睫。以西江流域8座骨干水库为研究对象,分别设置单库、两库以及八库联合调度的枯水期实时模拟方案,针对来水频率为95%和99%的枯水情况,以满足西江流域下游梧州断面的压咸补淡需求为目标,建立并求解西江流域骨干水库群实时模拟调度模型。结果表明:①单库调度情况下,95%来水情景中,天一、光照、龙滩、岩滩水库均能够满足梧州断面的压咸需求,99%来水情景中,仅天一和龙滩水库能够满足压咸需求;②不同来水的两库联调和七库联调均可满足压咸补淡目标,且龙滩水位下降最为平缓;③压咸补淡调度过程中,各水库的优先次序为龙滩、天一、岩滩、光照、西津、百色。研究结果对于消减珠江三角洲所受咸潮影响具有重要理论意义,也为后续西江流域骨干水库群实时优化调度提供了重要参考。     

西江流域混联水库群多目标蓄能调度图研究

针对已有蓄能调度图研究很少关注大型混联水库群,且没有考虑多目标调度与蓄能调度图耦合的问题,通过对原有判别系数公式、水量平衡方程及蓄能计算公式的改进,将传统的纯梯级水库蓄能调度图模型进行拓展,提出了一种大型混联水库群蓄能调度图计算方法,并在综合考虑防洪、发电及生态等调度目标基础上,建立了大型混联水库群多目标蓄能调度图优化模型。以西江流域为例进行实例研究,得到了上游水库不同最小下泄流量情形下的多目标Pareto前沿,并基于此根据实际调度需求与约束提取了不同发电保证率要求及不同生态流量保证率要求下的最佳多目标调度方案。所建模型方法不仅可以很好地处理混联水库群蓄能调度图绘制与模拟中存在的复杂水量、水头联系,还可以有效地将所得多目标蓄能调度图应用到实际调度中。     

珠江梯级水库群联合抑咸优化调度方案研究

建立了以抑咸为目标的珠江流域梯级水库群优化调度模型,采用优化算法对调度方案进行寻优。通过珠江流域典型枯水期实测资料进行模拟计算,将优化计算结果与实际调度结果进行对比分析,优化调度模型在提高补水量的发电效率、缓解电量损失方面具有优势,可为珠江枯水期水量统一调度方案的制定提供借鉴。     

应对长江口咸潮入侵的临界流量经验模型研究

1994年以来,长江口咸潮入侵严重威胁当地供水安全,随着长江上游水库群陆续建成,有关部门提出了通过上游水库群压咸调度保障长江口地区供水安全的方案。为明确压咸调度的目标流量(即临界流量),基于统计分析的方法,采用多元回归分析和主成分分析方法,选取实测站点数据建立了盐度-潮差-入海流量的相关关系统计模型,研究了咸潮发生的机理;通过模型分析多次咸潮入侵数据,确定临界流量为一个变化值,潮差290～335 cm下的临界流量在9 390～21 633 m³/s之间。研究表明,当长江口咸潮入侵时,单独依靠长江上游水库调度压咸所需的流量大,响应时间长,压咸效果不明显。因此,实际压咸调度应通过流域整体调度与本地蓄淡避咸水库共同作用应对咸潮入侵。     

考虑生态流量的小流域水库群联合调度研究

在小流域开展考虑生态流量需求的水库群联合调度,成为改善小流域河道生态环境的重要途径。采用水库群模拟优化方法建立了考虑下游河道生态需水的水库群多目标联合调度模型。模型依据流域内水库群的调节能力和调度目标,将水库群划分为3类;以供水目标为优先原则,确立水库群的调度方式和调度图。在此基础上,采用多目标遗传算法（NSGA-II）求解水库群联合调度的调度图。最后以重庆市龙溪河流域为研究实例,对不同生态需水流量下的水库群多目标调度效益进行对比分析。结果表明,生态流量的增加对流域内的农业用水影响最为明显,水库群多目标调度成为平衡各目标之间竞争性的重要方式。     

分布式水文模型EasyDHM在北江流域的应用

为了解决珠江流域咸潮上溯问题,需要在枯水期对流域水库群进行压咸调度。合理调度的前提是准确掌握流域的来水情况,以便在满足发电需要的基础上兼顾生态需要,特别是在枯水期。飞来峡水库是北江流域的重要水库,位于珠江流域下游,在流域抑咸调度中起到关键的作用。为了对飞来峡水库来水过程进行水文模拟分析,以分布式水文模型EasyDHM为基础,利用DEM、实测河网、土壤、土地利用及水文气象数据,构建了北江流域分布式水文模型。通过模型的参数率定以及验证发现,模型精度较高,可以很好的应用于流域水情形势分析;对飞来峡水库旬入库过程统计发现,枯水期来水量最小值出现在12月上中旬,这对于确定流域抑咸统一调度的最佳时期也有着重要的意义。     

西江中游突发性水体污染水库群应急调控初探

针对西江流域突发性水体污染易发生河段的水库群调控,建立了西江中游河网水动力及污染物输移扩散模型和污染物输移扩散数学模型,对不同的水库群调度方案进行对比论证。根据西江流域产业布局情况及突发性水体污染发生特点,选取大化瑶族自治县作为本次分析的突发性水体污染发生地点,设置不同的调度方案,对西江流域中游水库群进行调度。对各方案污染物扩散情况进行对比分析,得到一个较好的调度方案。通过各梯级水库的联合调度,充分利用各梯级水库的可利用库容,上游水库向下游逐级补水,可以取得比单库调度更好的效果。     

长江上游控制性水库群联合调度及水资源影响分析

针对长江上游控制性水库群联合调度问题,建立了大规模混联水库群联合优化调度模型,并提出离散微分动态规划(DDDP)和逐步优化算法(POA)相结合的混合方法,实现大规模混联梯级水库群联合优化调度问题的高效求解。在此基础上,结合流域长系列历史径流资料,进行了长江上游控制性梯级水库群调度模拟,分析了联合调度的发电效益;并在此基础上,结合相关研究成果,探究并分析了梯级水库群建成投运后,联合调度对流域水资源的影响。成果表明,梯级水库群的建成及联合调蓄对于长江中下游枯水期的流量补偿效益十分明显,供水、航运以及压咸补淡等综合效益十分显著。     

基于区间可行域的河流生态流量多方法耦合模型研究

河流生态流量的单一计算方法难以满足多功能河道的需求,首先采用生境模拟法、湿周法、Tennant法、Texas法、最小月平均实测净流量法、基于流域水文循环模型的河流生态流量计算方法等多种方法分别计算了西江梧州断面的生态流量,在综合上述几种方法计算结果的基础上,加入一个控制向量,提出了基于区间可行域的河流生态流量多方法耦合模型,计算出每个月基于区间可行域的生态流量。结果表明:耦合模型计算结果比较切合实际,既考虑了河道内基本生态流量的需求也考虑了下游三角洲压咸流量和汛期鱼类生长繁殖的需求,对珠江流域水资源总量控制、西江骨干水库群联合调度以及水资源优化配置等工作具有重要的实践意义和指导意义。     

关于北江生态流量调度的对策与措施

北江是珠江流域四大水系之一,其干流控制断面石角站来水量不仅能够表征北江流域河道内生态流量情况,还可在珠江三角洲咸潮期配合西江水量调度,控制思贤滘断面进入三角洲水量,对保障粤港澳大湾区供水安全有重要意义。首先对北江流域控制断面生态流量的现状保障情况进行分析,针对存在问题提出水库群调度模型,开展流域内生态流量调度研究,提出北江流域生态流量调度方案。     

梯级水电站群优化调度算法研究

根据梯级水电站群远程集控调度的特点,研究了适用于梯级水电站群的优化调度算法。讨论了梯级水电站群优化调度准则,对几种典型优化算法的适应性和局限性进行了分析比较。结果表明,在流域梯级电站数量较少时可采用动态规划算法,在流域梯级电站规模较大时可采用基于遗传算法的改进型优化算法。按照流域梯级水电站的实际情况采用适应的优化算法,才能发挥梯级水电站远程集控优化调度系统的优势。     

湖北汉江梯级水库群联合优化调度研究

湖北汉江流域已形成大规模梯级水库群,为了充分发挥梯级水库群联合补偿调节的优势,实现水电站最优经济运行,本文对湖北汉江流域水电站群运行特性进行分析研究。考虑各电站之间的水力和电力联系,在常规调度图模拟及传统优化调度的基础上,采用基于GAMS平台的非线性规划法以及基于可行空间搜索遗传算法,制定复杂混联水库群的发电优化调度规则。优化效果显著,充分体现水库群优化调度作用,为湖北汉江梯级水电站水库群的实际调度提供最佳的指导和方案。     

复杂水利-电力约束下梯级水电站短期多层级多目标优化调度研究

电网高强度的调峰调频任务和流域严格的水量调度要求,限制了梯级水电站调度运行的优化空间,造成水调电调协调困难、效益发挥不充分、机组长时间低效运行等问题。本文统筹考虑梯级水电站发电效益、调峰能力以及运行工况等目标,分别建立电网、梯级、电站等不同层级的调度模型,研究多层级多目标协同优化机制,提出模型求解方法。通过不同层级之间相互嵌套,滚动向前,在复杂水利-电力约束条件下保证梯级电站的安全高效运行。以黄河上游水电基地为例,该方法可在保障黄河流域水量调度要求和西北地区高比例风光全额消纳前提下,将梯级水电站发电量提升2.75%,耗水率降低2.38%,机组低效运行时间降低50.64%,且有效提升水电调峰能力,平滑了火电出力过程,对于梯级水电科学调度和安全运行具有科学意义和实际价值。     

黄河梯级水库群多过程协同调度模型与方法

黄河水少沙多,河道内外用水矛盾突出,梯级水库群调度下供水、输沙、发电、生态等用水过程之间存在复杂的竞争与协作关系,协同调度是提升综合效益的重要途径。本文采用多尺度嵌套和多过程耦合方法,建立了融合供水、输沙、发电、生态等过程的黄河梯级水库群协同调度模型,研究以综合满意度为引导的优化求解方法,选取代表径流系列,提出多过程协同调度方案。结果表明,通过优化黄河梯级水库群蓄泄秩序和下泄过程,协调多用水过程的关系,能显著提高水库调度的综合效益：通过优化河段取水过程,实现了供水时空均衡,流域缺水率控制在11.6%～18.8%;优化水库拦沙-河道输沙过程,减少水库淤积0.65亿t,增加河道输沙1.16亿t,下游河道年均冲刷0.26亿t;优化梯级水库群发电下泄过程,增加发电量64.25亿kW·h;优化断面流量过程,增加非汛期生态水量4.88亿m³。本研究可为梯级水库多目标调度与流域综合管理提供方向性参考。     

水光互补能源基地的多时间尺度优化调度

针对以往水光互补中长期优化调度中未考虑光伏逐时出力的波动性而导致弃光现象严重的问题,建立了以年、月、日为调度周期,逐步递进的水光互补优化模型。该模型采用基于POA的模拟优化算法,建立多时间尺度下的系统发电效益目标,引入光电消纳度量方法,最终确定梯级水电调度方式。以澜沧江西藏段水光互补基地为例,引用3种具有代表意义的典型水文年进行实例分析。结果表明,本调度方式在保障水电效益的基础上,有效提高了平水、偏枯典型年中的光电消纳率,实现了水光系统发电总效益的提升。     

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。     

郁江梯级水电站（贵港和桂平水电站）水调自动化系统建设及功能

为满足水电站现代化管理和水库科学调度运行的要求,广西西江航运建设发展有限责任公司建设了郁江梯级水电站（贵港和桂平水电站）水调自动化系统（以下简称水调自动化系统）。通过对流域水情、梯级相关电站的电力生产和水库调度信息进行实时采集,自动送到水调自动化系统进行在线信息管理,实现了以此为依据做出准确的洪水预报、梯级水库群优化调度等功能,提高了郁江流域梯级贵港和桂平水电站的管理水平和水能利用率。同时针对建设与应用过程中遇到的问题进行了分析,为水调自动化系统的完善和发展指明了方向。     

WROOM模型及其在渭河流域水量调度中的应用

通用水资源优化调配模型WROOM作为将优化与模拟技术相结合的水资源系统模型,能很好地进行水资源调度问题求解。现根据渭河流域水量调度实际需求,对WROOM模型进行了改进,建立了渭河流域水量调度年调度模型及月调度模型,实现了渭河流域水量调度方案自动化编制,提高了水量调度管理工作的科学化水平。     

西江流域水质现状及2005—2014年水质变化趋势分析

根据西江流域水功能区2005—2015年11 a水质资料,评价西江流域水功能区水质现状,分析2005—2014年水质达标率,应用“季节性肯达尔检验法”对水功能区典型超标污染物的变化趋势进行分析。结果表明,西江流域水质现状总体良好,西江干流及贺江水质有好转趋势,新兴江、罗定江、绥江耗氧类有机物及氧平衡指标浓度呈上升趋势。