官地水库汛期发电优化调度方案研究

为增加水库的多年平均发电量,以官地水库为例,利用电站特征水位、库区回水和移民成果、下游河道防洪现状及洪水预报情况,拟定了根据洪水预报流量确定汛期运行水位的分级预报预泄方案,根据预泄能力约束将汛期运行水位控制在一定范围,在预报流量较大时将水位逐级预降下来,在预报流量较小时将水位逐级回蓄上去。实例应用结果表明,利用汛期发电优化调度方案进行调度后,多年平均发电量由118.7×108kW·h增加为127.6×108kW·h,兴利效益明显,且在一定范围内洪水预见期越长,优化调度方案的发电量越大,但当洪水预见期增加到10h后,库区淹没和电站下游防洪安全会制约发电量的增加。     

洪水调度关键期提高碧流河水库防洪能力的方法

基于预报信息的可利用性分析,研究了洪水调度关键期利用可回充水量进行预泄以降低设计汛限水位的方法,该方法利用降雨与退水预报信息计算回充水量,依据回充水量预泄,合理地设计降低设计汛限水位。碧流河水库2012年50年一遇洪水调度过程表明,应用该方法洪水调度关键期设计汛限水位降低0.39m,调洪最高水位降低0.24m,最大泄量减少了190m3/s;同时调洪末水位仍能达到主汛期末允许控制水位68.8m,既提高了该水库防洪能力,又保证了后期兴利效益,亦为其他水库防洪调度提供了借鉴。     

溪洛渡、向家坝水库配合三峡水库对城陵矶防洪调度优化研究

长江流域发生流域性或中游区域性洪水时,城陵矶地区防洪形势严峻。为缓解防洪压力,提出了溪洛渡、向家坝水库配合三峡水库对城陵矶防洪补偿控制水位优化方法,并模拟计算了多个防洪补偿控制水位方案。考虑三峡水库对城陵矶地区按不超警戒水位、不超保证水位的两种防洪调度目标,提出了基于两种调度目标转换临界水位(调度目标转换水位)的防洪调度优化方法,通过调度模拟试验定量分析了不同调度目标转换水位对城陵矶地区防洪补偿调度的影响。结果表明,在不影响下游荆江河段防洪标准和不增加三峡库区淹没风险的前提下,三峡水库对城陵矶防洪补偿控制水位可由单库运用下的155 m提升至联合调度运用下的158 m;在上游溪洛渡、向家坝水库的配合下,调度目标转换水位可设置为150 m,从而减小中游地区应对中小洪水的防洪压力。     

基于卷积神经网络的东苕溪瓶窑水文站水位预报

东苕溪流域的洪水防御对杭嘉湖平原安危至关重要,而瓶窑水文站水位预报是东苕溪流域洪水调度的决策依据。基于二维卷积神经网络,构建了东苕溪瓶窑水文站水位预报方法,选择起涨水位、下游水位、上游水库下泄流量及区间降水量构建特征集,设计了三层二维卷积神经网络结构,对输入特征集进行有效特征提取,采用两层全连接神经网络建立水位预报模型,并利用粒子群算法优化模型参数,进而得到最优模型。东苕溪2007～2020年14场典型洪水过程水位预报实例分析表明,基于卷积神经网络的瓶窑水位预报模型预报精度能达到甲级,预报精度和可靠性较高。     

基于泄量约束法的汛限水位动态控制

分析了万安水库设计和运行过程中遇到的实际情况,将汛限水位动态控制研究定位在预泄规则与设计洪水调度方式相结合的基础上,在洪水调度规则启动前回到原设计汛限水位,并按照规则调度洪水确保上游安全,简化了研究路线。通过下游2个控制点的安全流量约束法结合下游典型洪水进行动态控制上限值和风险分析,从技术上提出动态控制方案。     

洪水不可控特性对水库防洪安全的影响

针对洪水进入不可控阶段给水库防洪安全水平带来的影响,主要探讨了水库洪水调度中反映安全水平的调洪最高水位、最快下泄时间两个参数,重点分析了起调水位、入库洪水量级和洪水是否可控的相互关系,提出判别洪水是否可控的条件,在此基础上提炼了最快下泄时间这个影响防洪安全的综合参数,并分析起调水位、洪水量级、调度方式对其影响的变化情况。实例应用结果表明,起调水位较洪水量级对最快下泄时间的影响大,且预泄对其影响也较为显著,为进一步构建水库洪水调度安全度量化评价系统提供了依据。     

云峰水库防洪预报调度研究

针对云峰水库无防洪库容与下游防洪需求之间的矛盾,以防御常规洪水及100年一遇以下设计洪水为目标,基于现有的洪水预报方案,采用分步试算的调洪计算方法,将预报累积净雨、库水位及入库流量作为改变水库出流的判别指标,研究制定了云峰水库预报调度方案。结果表明,采用预报调度方案指导水库防洪调度能有效提高下游防洪能力,水库可在短时间内完成预泄,并有充足的退水余量确保水库回蓄,对水库兴利影响甚小,调度方案合理可行。分步试算的调洪计算方法能适应复杂的调度规则,有效解决了水位出流关系在控制水位处存在跳跃间断点的问题。     

水库防洪调度规则的参数优化研究

针对水库运用常规防洪调度进行洪水调度时,因对规则的合理性描述不足而限制了其应用的问题,根据水库不同防洪对象的精细程度要求,结合预见期内水库预报最大洪水和实时水位,拟定分级防洪预报调度规则,建立带有惩罚机制的防洪调度规则参数优化模型,并提出改进遗传算法求解该模型,即通过混沌算法、混沌变异操作与适应度差值进化改善初始种群质量、提高算法局部与全局搜索能力,实现参数控制的防洪预报调度规则。实例应用表明,综合改进遗传算法较其他遗传算法优化性能有一定提高,防洪预报调度优化规则的调度结果优于常规调度规则,为防洪调度规则的合理应用提供了一种有效方法。     

三门峡水库桃汛期优化调度研究

叙述了为万家寨水库调节,开展利用并优化桃汛洪水过程冲刷降低潼关高程试验及控制三门峡水库非汛期最高水位不超过318 m运用等,改变三门峡水库桃汛期来水过程和水库运用的边界条件,提出,加强水情分析、提高预报精度、优化水库实时调度等措施,可实现桃汛洪水入库前不弃水,洪水过程中少弃水,最大限度地提高水能利用率。     

基于设计洪水过程线法的百色水库汛限水位动态控制

为提高百色水库对洪水的调节作用和洪水资源化利用效益,对百色水库进行分期汛限水位动态控制。先对百色水库进行汛期分期,计算各分期设计洪水;然后,采用老口水库与百色水库洪水同频、区间洪水按实际典型组成分配及老口水库与区间洪水同频、百色水库洪水按实际典型组成分配两种工况,分析了主汛期、汛末期南宁市洪水地区组成;最后,针对百色水库主汛期和汛末期不同汛限水位,对百色、老口水库进行联合洪水调度,得到百色水库主汛期汛限水位调整域为214~215 m;汛末期汛限水位调整域为214~223 m。由此可知,对百色水库进行汛限水位动态控制可提高洪水资源化利用效益。     

长江防洪系统洪水分类预报调度研究

研究以三峡工程为中心的长江防洪系统洪水优化调度，提出在聚类分析的基础上把历史洪水分成若干个类型，采用多因素综合评判方法对未来洪水进行分类预测，再由预测洪水类型和各类典型洪水优化调度规则进行预报调度。     

三峡工程正常蓄水位经济分析及综合评价——170米(坝高185米)方案的论证

本文对三峡150米至180米水位范围的11个方案,进行了防洪限制水位、死水位、防洪高水位(坝高)及装机容量等参数初步优化,使各方案具有相对的可比性。在此基础上计算了各个方案的防洪效益、发电效益、逐年的投资、运行费以及补充火电的燃料费等。通过贴现计算,据总现值最小的原则,优选出正常蓄水位170米(坝顶高程185米)方案。并进一步从防洪、发电、航运等综合效益,以及泥沙淤积、水库淹没、移民等制约因素进行综合分析与评价。     

水库长期发电优化调度的不确定性分析

为了解水库调度中不确定因素对水库长期发电优化调度的影响,以三峡水库为例,根据确定性系数与预报误差的关系对入库径流过程进行随机模拟,应用三角分布和正态分布描述水力不确定性的影响,不同时期选取不同的调度起调水位,运用动态规划法进行水库发电优化调度,将其结果与优化调度和常规调度结果进行比较,得出入库径流的预报误差、出库泄流能力和起调水位的变化等三个不确定性因素对水库长期优化调度的影响较大,而水位库容曲线的不确定性对结果的影响较小。并以确定性系数0.9、变异系数0.1和起调水位145m为例,综合考虑了各项不确定性因素对三峡水库长期发电优化调度的影响。结果表明,多年平均发电量减少0.94×108kW·h,这与三峡水库实际运行情况相符合。     

梯级水电站洪水优化调度几个问题的探讨

本文详细讨论文献[1]中梯级水电站洪水优化调度线性二次型控制模型分解协调算法的收敛性,推导出收敛的充分条件.针对预报入流过程存在误差,提出实时决策的基本思路,建立了上游电站洪水优化调度方案的实时修正公式,用以处理洪水最优化调度方案所需计算时间与洪水调度实时性要求之间的矛盾。     

尼尔基水库洪水调度方案研究

针对尼尔基水库初步设计阶段的防洪调度方案存在的问题,考虑水库工程完工、投入正常调度运用的现实需要,研究了与洪水预报方案水平相适应的、可在实时洪水调度中实施的洪水调度方案,基于现有的洪水预报方案及其精度,研究了尼尔基水库的洪水调度方式及其判别指标,确定了洪水调度方案的基本框架,并采用粒子群优化算法优化计算了泄量参数.结果表明,该方案确保了水库自身的防洪安全,基本完成了水库规定的防洪任务,可用于尼尔基水库运用初期洪水调度.     

基于预报调度的河口村水库汛限水位动态控制域研究

开展实时预报调度是实现汛限水位动态控制的重要手段之一,构建了以削峰率最大为目标的水库实时防洪调度模型,提出了防洪库容分期动态使用的方法,选取河口村水库历史洪水及百年一遇洪水过程,通过实时预报调度仿真,在保证足够安全裕度的条件下,确定了河口村水库汛限水位动态控制值的上限为250m,在不增加防洪风险的前提下,多场次洪水平均可增加的洪水资源利用量为4 070×104 m3。     

棉花滩水库设计洪水复核计算

为复核棉花滩水库主汛期设计洪水,采用29 a资料,修正洪水资料的一致性,并设计了洪水频率计算及洪水调度演算。结果表明,设计洪水复核结果偏小,复核汛限水位抬高,发电效益得到提高。     

江垭—皂市水库联合优化运行规则研究

针对澧水流域常发生强度大、历时短的暴雨洪水问题,结合江垭、皂市水库原有防洪调度规划建立了并联水库优化运行模型,得出了江垭—皂市水库优化运行规则,根据起调水位、预报洪水频率即可得出控泄流量和闸门启闭规则.经各种设计洪水组合模拟计算,理论上可将江垭、皂市水库防洪库容利用率提高到100％,可减小三江口流量13 965 m3/s、降低水位1.69 m,石门以上防洪标准可由17年一遇提高到30年一遇,对澧水流域防洪安全保障具有重要意义.     

潘口水库调蓄作用对黄龙滩大坝的防洪安全影响

针对潘口水库正常蓄水运行后将对黄龙滩大坝防洪安全产生极大影响的问题,利用龙格—库塔数值解法编制了水库洪水调算程序,采用有无对比法研究了有、无潘口水电站时黄龙滩大坝的防洪安全。结果表明,黄龙滩水库洪水调度方式由常规调度调整为预泄调度时,潘口水库的蓄水运行可大幅降低坝前水位、延迟洪峰和最高水位出现时间,大坝防洪标准将提高到2 000年一遇。     

拦河枢纽对水环境不利影响及优化调度研究

为提高枯水期南昌市水环境承载力，构建了赣江尾闾水环境数学模型，研究了不同水文条件的优化调度方案。结果表明，在流量小于1 020 m³/s时，赣江主干河流和下游主、北、中、南四个分支最佳调度水位在最低生态水位和警戒调控水位之间，调度时间在1.11 d以内；在流量大于1 020 m³/s后时，警戒调控水位即为防洪限制水位，主干河流和四个分支的最佳调度水位在最低生态水位和防洪限制水位之间，调度时间在4～7 d内。建议各分支拦河枢纽靠近警戒调控水位运行，既能保证河流控制断面水质达标，又能最大限度的保持南昌市水资源可利用量。