权衡生态和发电目标的梯级水库强化学习模型及其应用

为更好地发挥经济及生态效益,建立了基于强化学习算法的梯级水库优化调度模型,以周尺度小浪底天然入库流量过程为基础,探讨梯级水库发电与生态目标之间的权衡,并将该模型应用于小浪底-西霞院梯级水库中,分别探讨了不同调度方案下发电最优、生态最优和发电-生态权衡的优化调度策略。结果表明,以发电最优为目标时,梯级水库多年平均发电量比常规调度增加了3.62%~7.92%;以生态最优为目标时,平均生态保证率比常规调度增加了31.68%~33.66%。结果为梯级水库多目标优化调度提供了一种可行方法。

基于多源遥感数据的西霞院水库建设前后生态景观变化分析

利用RS、GIS空间信息技术,基于Landsat TM/ETM+、CBERS-02B CCD遥感影像数据专题解译,对西霞院水库建设前后区域景观格局动态变化进行了分析,探讨了景观格局变化的驱动力。结果表明:区域景观格局变化是自然环境条件和人为因素相互作用、共同约束的结果,其中水利工程建设是景观格局变化的直接驱动力,人口增加和城镇化以及自然因子对于区域景观格局变化也起到一定促进作用。

西霞院反调节水库土石坝膜防渗工艺

黄河西霞院反调节水库土石坝采用土工膜前置防渗,通过设置土工膜并根据接触作用的三维数值计算得出膜周边锚固部位的相对位移,设计该部位膜吸收位移的铺设方式。在环境温度ti为2~33℃范围内每间隔5℃设置3个焊接温度tw,通过对应焊接试样的拉伸、剥离试验,获得ti^tw关系曲线,以指导施工焊接;通过焊接试样附着水分、尘埃、纤维的焊接试验,证明复杂环境下保持焊接部位清洁对保证焊接质量的重要性;通过锚固试件的渗透试验,证明锚固工艺的可靠性;通过对复合土工膜复合工艺的改造,满足坝轴线弯曲段复合膜的拼接、铺设平顺。经蓄水一年后现场检查,膜拼接、锚固部位运行可靠。

西霞院水库坝下地下水位抬升帷幕灌浆处理

西霞院水库下闸蓄水后,当水库水位蓄至设计水位时,两岸坝下区域均出现冒水、裂缝,局部地面出现沉陷,原因是两岸沙卵石层产生较强的渗漏而使坝下区域地下水位有较大抬升。通过在两岸延续原来的防渗墙截断水流通道,对右岸堡子冲沟交通桥下沙砾石层进行帷幕灌浆。论述了帷幕灌浆施工处理方法,并对施工结果进行了检查和分析,结果表明:施工时平均注灰量较大,说明地层的可灌性较好,地层的孔隙得到了充分灌注;两个序孔间递减趋势明显,说明地层在逐渐加密的施工工艺下得到了充分充填;检查孔透水率与灌浆前透水率相比,有显著降低,灌浆后全孔平均透水率均满足设计要求。

西霞院水库混凝土防渗墙防渗效果分析

以西霞院水库为例,构建了近坝区地下水流数值模型,采用数值方法分别模拟了续建防渗墙前后的渗漏情况,并分析了防渗效果。验证结果表明,该方法为分析和评估防渗墙的防渗效果提供了参考依据。

西霞院水库闸前泥沙防淤堵设计

西霞院水库泄水建筑物采用集中布置方案,从左岸依次设置3条安装间排沙洞、3条位于机组中间的排沙底孔、3条排沙洞、7孔胸墙式泄洪闸、12孔开敞式泄洪闸及王庄引水闸2孔。闸前排沙洞、排沙底孔事故门冲淤系统主要由自吸泵、管路、阀门及仪表等组成,借鉴了黄河调水调沙试验中人工扰沙的经验,解决了闸前淤积问题。

西霞院水库运用方案分析

在以往研究成果的基础上,结合小浪底水库运用方式研究,通过数学模型计算了西霞院水库3种运用方案的运行效果,结果表明:3个方案的淤积量基本相当,方案二和方案三的淤积量略小于方案一的,因此从控制水库淤积方面考虑,方案二和方案三稍优;方案二在控制大流量和含沙量大于1 kg/m3浑水时的运用水位较高,能够在一定程度上增加水库发电量,从而增加效益。各方案均能满足长期保持西霞院水库反调节库容的要求,西霞院主汛期运用水位较低对控制水库淤积比较有利,但会损失一定的发电效益。

西霞院水库工程区土地利用/覆盖变化特征

通过对2000年、2009年多源遥感影像的土地利用/覆盖专题解译,对西霞院水库工程区土地利用/覆盖时空动态变化特征进行了分析。结果表明:西霞院水库工程建设前后的近10年期间,区域土地利用类型变化比较明显的是农田及水库坑塘,其中水库坑塘的动态变化率达14.5%,与建设前相比,水库坑塘面积增加幅度较大,而农田呈减少的变化特征。区域土地利用/覆盖变化是自然环境条件和人为因素相互作用、共同约束的结果,其中水利工程建设是土地利用/覆盖变化的直接驱动力,人口增加和城镇化是重要的驱动因素,自然因子对于区域土地利用格局演变也起到一定作用。

西霞院水库运用对小浪底站水文测报的影响

分析了西霞院水库抬高水位运行后小浪底水文站测流断面水力学要素及水位流量关系的变化情况,以及由此对小浪底水文站正常水文测报的影响。结果表明:①西霞院水库在蓄水位低于129 m运行时,对小浪底站流量测报影响较小;②西霞院水库的蓄水位达到131 m时,对小浪底站1 000 m3/s以下的流量测报精度影响较大;③西霞院水库的蓄水位达134 m时,对小浪底站2 500 m3/s流量级以下的洪水测报精度影响较大。针对这些影响,建议:①加密测验,控制水文要素的变化;②建设ADCP测流系统,提高测流质量;③研究复杂因素影响下的水位流量定线推流方法;④加强对测验河段、断面形态的监测。

西霞院水库汛期的优化调度

分析了西霞院水库的设计指标与运用方式,提出了西霞院水库汛期优化调度的措施:①汛限水位不限,即在小浪底水库蓄水运用、下泄水流较清时,对西霞院水库采取汛限水位动态控制运用;②死库容不死,即利用西霞院水库设计淤积的死库容调节泥沙,协调进入黄河下游的水沙关系,减少黄河下游河槽淤积的可行性;③尽快开展小浪底和西霞院水文站的建设与研究,以满足黄河防汛、抗旱、调水调沙的要求。

小浪底水文站测报精度分析

小浪底水文站位于小浪底水利枢纽大坝下游4km处,下距西霞院反调节水库12km。两座水库的日常运用对小浪底水文站的测报工作影响较大,特别是西霞院水库的回水影响达到小浪底水文站测验断面以上,在高水位运用下,壅水影响严重。本文对西霞院水库各级水位对水文测报精度的影响进行初步分析。

黄河西霞院水利枢纽泄水建筑物布置方案试验研究

通过物理模型试验，从库区淤积形态、库区河势、枢纽回水对小浪底水库电站尾水的影响，以及坝下出流对下游温孟滩河段河道整治工程的影响等方面对黄河西霞院水利枢纽泄水建筑物布置方案的合理性进行了初步分析论证，为西霞院水利枢纽总体布置的规划设计提供了科学依据。

西霞院反调节水库工程启闭机械布置设计

西霞院反调节水库是小浪底水利枢纽的配套工程,具有挡水建筑物低、闸门尺寸大、枢纽景观要求高等特点,启闭机械布置技术难题较多。通过深入研究,大胆采用了多项创新技术:单双吊点可变换双向门机实现了一套起升机构可操作孔口宽度相差悬殊、有单双吊点之分的多种规格闸门;大车运行定位系统可在操作系统中设定各闸门的位置,或预置大车运行距离,提高了门机自动化控制水平;倒挂式液压启闭机的新型布置形式,不仅满足了设备自动控制要求,而且解决了河床式水电站发电系统设备布置与坝面交通、枢纽景观的矛盾;内置式油缸行程测量系统可有效提高油缸行程的测量精度。

西霞院反调节水库工程安全监测设计

概述了西霞院工程的特点,根据其特点提出了安全监测设计的原则,并重点讨论了土石坝坝段、混凝土坝段及结合部的监测项目的选择及监测仪器的布置。

西霞院水库消力池暗排水系统研究

研究了西霞院反调节水库消力池暗排水系统设计的3项技术:对泄洪闸防渗稳定进行分析,确定水平垂直防渗及止水布置形式;对抽排水量计算,选择抽排水管管径和设备;分析地质条件,合理布置排水管及集水井的方位。

小浪底及西霞院水库泥沙信息管理系统的开发

为了管理好小浪底及西霞院水库水文泥沙原型观测资料,科学指导小浪底及西霞院水库的调度运用、最大限度地避免库容损失和延缓泥沙淤积速率,建立了小浪底及西霞院水库泥沙信息管理系统。该系统采用微软公司的.NET软件体系架构进行开发,主要业务分为数据采集、数据处理和数据应用3个方面,由用户管理系统、基础数据库管理系统、水文分析系统、河床演变分析系统、三维应用系统和WEB发布系统6个子系统组成,能够真实、准确地收集并分析小浪底和西霞院库区的水文泥沙及河道变化信息,基本实现泥沙信息的数字化管理,并能真实再现库区及下游河道的三维地形景观。

西霞院反调节水库复合土工膜耐久性及其防渗安全分析

西霞院反调节水库工程属国内首次大规模采用土工膜防渗的大型水库工程,土工膜防渗面积大,其耐久性直接关系工程安全。在现场调查基础上,对西霞院反调节水库土石坝段土工膜相关监测数据进行全面、系统、深入分析,结合室内试验模拟不同影响因素下土工膜耐久性,采用有限元法分析土工膜缺陷部位和尺寸对土石坝渗流的影响,并采用线性加权法和层次分析法建立土工膜防渗安全评价指标体系对土工膜防渗安全性进行综合评价。土工膜防渗安全性评价结果表明,复合土工膜防渗安全性为正常。

小浪底-西霞院梯级电站调峰能力研究

针对小浪底—西霞院梯级电站短期调峰调度亟待解决的问题,基于小浪底水力发电厂实际运行情况,制定了两库联合调度优化运行方案并进行了计算和分析,同时采用两电站梯级水库联合优化调度系统软件验证了优化方案的可行性,提出了在电网谷段充分利用西霞院水库的反调节库容以降低小浪底的日均出库流量和耗水率以提高两库峰谷比的运行方式。

黄河西霞院水库浸没问题分析

西霞院水库作为平原型水库 ,水库蓄水后会造成坝下游部分地段浸没 ,并且大坝有无防渗措施对下游的浸没影响很大 .利用经验公式并结合工区地质情况对大坝建成后造成的浸没问题进行了详细的计算与分析 ,为大坝是否采取防渗措施提供了可靠依据 .

西霞院反调节水库泄水建筑物总布置

根据西霞院反调节水库坝址区地质条件以及泄水建筑物总布置的基本要求,研究了泄水建筑物总布置方案。泄洪建筑物有21孔泄洪闸、6条排沙洞,承担整个工程的泄洪任务;6条排沙洞与电站下3条排沙底孔,共同承担排沙任务。泄水建筑物布置的关键是解决发电及引水建筑物进口的泥沙淤积问题及确保水库的调节库容,使库区形成高滩深槽的格局。