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。     

基于空间信息技术的大型水库库容计算方法

传统的水库库容计算方法难以快速、准确地计算出大型水库库容值,满足不了水库运行调度的需求。为此,利用空间信息技术,在采集和构建高精度的水库地形数字高程模型（DEM）的基础上,结合GIS组件二次开发技术,对水库库容的精确计算提出了一种新方法。运用该方法编写通用的库容计算软件平台对三峡水库静库容和动库容进行了计算,计算结果较为准确,表明该方法准确有效,可以在其它具有地形DEM数据的大型水库推广运用。     

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。     

乐昌峡水库动库容特性及防洪优化调度

乐昌峡水库具有河道型水库特点,采用静库容调洪演算方法难以满足水库实时调度要求。通过建立库区水动力学模型,选取典型设计洪水,对乐昌峡水库进行动库容调洪演算。在与静库容调洪结果对比的基础上,揭示了乐昌峡水库动库容对调洪的负面影响,并提出水库调洪优化方案。研究成果可为河道型水库合理制定调度方案提供参考。     

“数字长江”——首批测绘应用示范研究成果通过验收

由长江科学院空间信息技术应用研究所承担完成的三峡库区航空摄影暨湖北片DEM制作项目,作为“数字长江”首批测绘应用示范研究成果于2003年2月26日在武汉通过专家验收。验收组认为,用于三峡水库库容计算与复核的三峡库区航空摄影项目成果质量满足规范要求,三峡库区湖北片DEM制作项目中间成果各项参数指标均满足合同要求。 水库库容变化曲线是水库日常调度运行管理的基本依据,也是核算水库运行的经济和社会效益的基础。水库容积的计算准确与否直接关系到水库调洪计算成果的精度,从而对水库防洪调度方案、发电与航运管理、移民以及水库泥沙淤积等方面均将产生重要影响。 三峡建成后,随着水库泥沙淤积的发展,水库容积也不断变化,同时对于三峡水库这样的河道型水库,除了掌握水库的容积以及泥沙淤积引起库容的损失外,还要考虑调洪过程中水库的实     

基于水下地形拟合的V型河道库容计算方法

水库库容决定着水库调节径流的能力和它所能提供的效益指标的大小,是水库前期论证的主要依据之一,也是水库调度运行的重要参数。在厄瓜多尔某水库规划设计中,探索在缺失水下地形数据条件下运用V型河道库容计算方法,对具备V型河谷特征的水库进行精确库容测算。该方法利用河道水上数字高程模型及相关数据来预测河道水下深度,从而在缺失河道水下地形的情况下,拟合出V型河道的整体高程模型。应用效果表明,该计算方法相较于仅通过水上地形数据得到的库容值更接近于真实值,误差在5%以内。     

河道型水库动库调洪模型构建及应用

在河道型水库实时洪水预报调度中,动库容的影响不容忽视.采用中心形式的有限体积法构建飞来峡水库动库调洪一维模型,并基于黎曼近似解方法,应用HLLC格式计算界面通量,确保数值解的空间同步性和计算成果的精度.利用构建的动库调洪模型对飞来峡水库4种典型年型的16种设计洪水工况进行模拟计算,并与静库调洪成果进行比较,结果表明飞来峡水库动库效应明显.研究成果在我国其他河道型水库防洪决策中具有较高推广应用价值.     

河道型水库动库调洪模型构建及应用

在河道型水库实时洪水预报调度中,动库容的影响不容忽视.采用中心形式的有限体积法构建飞来峡水库动库调洪一维模型,并基于黎曼近似解方法,应用HLLC格式计算界面通量,确保数值解的空间同步性和计算成果的精度.利用构建的动库调洪模型对飞来峡水库4种典型年型的16种设计洪水工况进行模拟计算,并与静库调洪成果进行比较,结果表明飞来峡水库动库调洪效应明显.研究成果在我国其他河道型水库防洪决策中具有较高推广应用价值.     

水库实时防洪风险计算及库群防洪库容分配互用性分析

水库防洪调度风险分析是实时防洪决策的重要环节和依据。为评估水库实时防洪风险,本文提出一种基于长系列历史实测径流资料的防洪库容频率曲线推算方法,以此为基础建立了水库实时防洪调度风险分析模型。进一步,从三峡水库实际防洪调度需求出发,分析了三峡水库汛期不同时段实时防洪风险,研究了上游溪洛渡、向家坝水库配合三峡水库进行联合调度时防洪库容频率曲线的变化,以及上下游水库间防洪库容分配及其互用性问题。研究表明,推求的防洪库容频率曲线能帮助判断当前防洪情势,合理利用防洪库容互用性可有效降低三峡水库防洪风险。     

水库群防洪库容利用等效关系研究

为定量研究遭遇不同类型洪水时不同水库之间防洪库容利用等效关系,结合马斯京根模型,从理论上推导分析了河道洪水演进对水库防洪调度的影响,然后提出水库群防洪库容利用等效比及其计算方法,最后以锦屏一级、二滩、溪洛渡、向家坝、三峡水库对枝城站的联合防洪补偿调度为例,分析遭遇6场有代表性设计洪水时,上游水库对三峡水库的防洪库容利用等效比。研究结果表明:(1)上游水库对三峡水库的防洪库容利用等效比大于等于1,且随上游水库与三峡水库距离的增加而增大;(2)随着三峡水库使用防洪库容的减少,上游水库对三峡水库的防洪库容利用等效比逐渐增大;(3)上游水库可控制洪水占三峡水库入库洪水比例越大,上游水库对三峡水库防洪库容利用等效比越小;(4)防洪库容利用等效比随着枝城站天然洪水超标历时的增加而逐渐减少,并趋向1。     

岗南、黄壁庄水库汛限水位风险分析

结合下游河道调蓄及地下水库实现水库可控动态泄流调度法等不同方法计算汛限水位可以调整的幅度,并采用随机模拟法和漫坝风险分析法对汛限水位抬高进行了风险分析。     

某地下水库在不同降雨条件下非稳定渗流分析

降雨入渗是地下水库主要来水之一,为了研究降雨对地下水库水位的影响以及分析地下水库的蓄水能力,分别以设置单道防渗地下坝的单库和多道防渗地下坝库群形式为研究对象,基于GeoStudio有限元软件中的Seep/W模块建立二维有限元模型,研究在不同降雨强度和雨型下的地下水库非稳定渗流场变化。降雨强度考虑年平均降雨量和年最大降雨量,持续时间为1年。降雨雨型考虑总降雨量为100mm的平均型、前锋型、中锋型和后锋型。计算结果表明,在不同降雨强度下单库的地下坝前上游水位增加了71.1%,下游水位增加了11.7%。库群水位变化剧烈主要集中在1号和6号储水空间,水位增加量最高分别为8.8m和12.5m,而处于中间的储水空间水位变化较平缓;单库的整体水位变化较小,而库群主要对各个储水空间的水位影响较大,对取水有利;不同降雨雨型下对单库和库群上、下游表层孔压达到最大值的时间,以及表层体积含水量所能达到的峰值有一定的影响,且在前锋型最大含水量持续时间最长。研究成果可为地下水库在降雨条件下的蓄水提供一定的参考。     

利用埋管水压渗透恢复水库滩库容试验研究

水库滩库容损失后极难恢复,探寻有效的滩库容恢复途径十分必要。基于概化水库的滩库容恢复实验,采用埋管水压渗透方法,在水下淤积物底层预埋槽孔管,促使泥沙加压液化,最终在管道上方形成顺管道线的三角形输沙横断面。试验结果表明,压力水流进入上下开孔的槽孔管后,边滩泥沙整体向上起动,而后向主槽移动,清淤效果较为明显;压力水流进入左右开孔的槽孔管后,靠近主槽的边坡泥沙最先落回,而后边坡逐渐崩坍并向高滩蔓延,输沙断面慢慢扩大,从而达到滩库容恢复的目的。     

漳河水库动库容研究

依据漳河水库入库洪水计算中存在的主要问题,提出综合考虑入流及出流影响的漳河观音寺水库动态库容计算方法,并建立了模型的求解方程与动态水位-库容曲线。在实际应用中,较好地解决了由静态水位-库容曲线求得的入库水量失真的问题。研究成果为水库洪水预报提供了新的技术方法,有利于多种方法对水库洪水预报进行相互佐证,提高了水库洪水预报调度水平。     

基于湖心水库的洞庭湖治理新理念

基于"湖心水库"的基本思想,提出"变湖为库、清污分流、蓄洪排污、流水不腐"的洞庭湖全新治湖理念。利用二维水动力模型,分析了西洞庭湖湖心水库建设对行洪、补水、水环境的影响,探讨其运用的可行性。结果表明:湖心水库的分洪蓄水能有效降低西洞庭湖内洪峰水位,缓解湖区的防洪压力;湖心水库的补水在枯水期能有效抬升开湖航道水位,改善通航条件;同时湖心水库的补水增大了开湖航道及湘江尾闾航道内水流流速,加速了水体交换,对洞庭湖水环境有利。     

漳河水库汛限水位浮动控制运用的探索

依据漳河水库流域实时水雨情信息及水文、气象预报成果,采用上、下浮动控制运用的办法,对水库汛期限制水位实行实时动态管理,并建立了非线性数学模型及解算方法,探讨可能存在的风险因素、风险程度与实施条件.运用实践证明,水库年均增加蓄水量0 32亿m3,既避免了单一追求水库兴利效益而忽视水库防洪安全的倾向,也避免了单一强调水库安全而忽视兴利用水的需求,较好地解决了水库防洪安全与兴利蓄水之间的矛盾.     

小浪底水库运用后黄河下游游荡型河段河道整治方案适应性分析及对策

小浪底水库建成运用后，将改变黄河下游水沙条件，通过对三门峡水库拦沙运用期黄河下游河道演变分析及小浪底水库拦沙期河道变的预估得知，目前黄河下游游荡型河道实的微弯型治理方案对小浪底水库运用具有一定的适应性，但必须对河道整治工程对河湾布置方案进行调整，尽快完成重点整治河段工程布点，加固现有的工程根石基础，重视工程自身安全，增强工程抗冲能力；大力推广新结构，新材料，使河道整治能够适应小浪底水库拉沙运用期的     

多沙河流水库“蓄清调浑”运用方式及其设计技术

系统总结了1950年代以来我国多沙河流水库运用方式发展历程，阐释了不同时期水库运用方式及其设计技术的发展变化，详细剖析了“蓄清调浑”运用方式及其设计技术。“蓄清调浑”运用将以往低壅水“拦粗排细”传统拦沙模式发展为“小水拦沙，大水排沙，适时造峰，淤滩塑槽”滩槽同步塑造运用和拦沙库容多元化利用，改变了只淤不冲的传统拦沙模式，正常运用期采用水沙分级分类调度辅以非常规排沙调度，实现协调水沙关系和拦沙库容再生利用，能在长期保持水库有效库容的基础上，进一步兼顾水库调水调沙需要，有效避免了泥沙淤积占用水库有效库容，减少了水库强迫排沙对下游水沙关系的不利影响，是对“蓄清排浑”运用的继承和对“调水调沙”的全面发展。在设计技术上，为了更好地满足调沙需要，要求科学合理设计调沙库容和排沙水位相应泄流规模，考虑调沙过程中的不同淤积状态，按照“深槽调沙、中槽兴利、高槽调洪”的库容分布规则进行水库库容配置；超高含沙量河流要在正常泄流排沙孔以下增设非常排沙底孔，形成“正常+非常”双泥沙侵蚀基准面；特高含沙量河流水库有效库容保持和供水调节之间难以协调，要采用水沙分置开发方式。研究成果将为当前和今后一段时期内多沙河流水库...     

大伙房水库动库容分析计算

根据水库特性， 通过水库动库容量与坝前水位、入库流量相关分析， 得出相应的函数关系， 将天然河道典型化为梯形断面棱柱体河槽，计算求得大伙房水库动库容，其计算结果与实际观测资料结果较接近， 平均相对误差小于５％ 。     

水库调度决策单调性与动态规划算法改进

在灌溉、供水等调度中,水库经济效益随供水量增加常呈现"边际效用递减"的特征。本文在"边际效用递减"(即水库调度目标函数为凹函数)的假设下分析得到两阶段水库调度中本时段泄水量、下一时段余留水量与本时段初水库蓄水量间的单调增加关系,将这一单调关系由两阶段推广到多阶段水库调度并进一步提出动态规划算法改进:搜索域缩减算法和邻域搜索算法。在供水调度研究案例中,搜索域缩减算法和邻域搜索算法能将动态规划计算时间分别缩减50.4%和92.1%。进一步分析发电调度中水库水头、下泄水量对总发电量的耦合影响,讨论搜索域缩减算法和邻域搜索算法对发电调度的适用性,并将这两种算法在陡岭子水库发电调度中进行应用;计算结果表明搜索域缩减算法、邻域搜索算法能为发电调度提供有效的参考方案。