合理确定排涝泵站规模的感潮河道模型试验研究

合理确定泵站规模一直是感潮河道排涝工程设计中的关键问题。通过建立物理模型,在选定的水文边界条件和相应工程运行要求下,对某感潮水系两座涌口泵站规模进行试验研究。试验发现,受限于河涌过流能力,泵站规模存在临界值,超过该值后,即使再进一步增加泵站规模,水位也不会继续下降;泵站抽排对某位置水位的降低效应与泵站和该位置之间的距离密切相关,距离越近,水位降低越明显。基于上述认识,通过试验确定了满足水位管控要求的两座泵站规模的合理组合:距离相对较远的温涌泵站为80 m3/s,较近的金紫涌泵站为130 m~3/s。试验方法和主要成果可为工程方案比选及优化提供重要依据,对类似河涌整治工程也具有一定的借鉴意义。

兼顾内陆水体水位时空变化特性的合成孔径雷达波形重跟踪算法

合成孔径雷达(SAR)测高技术已被广泛运用于内陆水位监测中,但内陆水域回波复杂,需要波形重跟踪精化才能获取有效水位。内陆水域SAR高度计回波通常包含多个子波形,重跟踪的主要思路是寻找最优子波形,在特定条件下可以获得较合理水位,但在复杂水域或小水体中容易出现最优子波形筛选错误导致水位异常。传统最优子波形筛选主要是基于沿轨或外部数据约束下进行,而本文提出一种不使用外部数据、兼顾了内陆水体水位时间变化连续且空间变化平稳特性的重跟踪算法SaTCoM,首先对波形进行插值平滑,有效提高子波形识别准确度;然后对所有周期沿轨子波形水位集合进行时间向滤波得到参考水位序列;最后将沿轨子波形水位划分为若干区间并将子波形水位“放入”最近区间,在参考水位波动约束下,根据表征沿轨水位空间稳态特性的指标函数,选择最优水位区间子波形水位计算最终水位。选择我国区域68个大中小型水体的水文站实测数据作为验证,对其附近的哨兵-3A/3B/6A卫星SAR回波数据,分别使用SaTCoM算法、OCOG、ICE1、阈值法和MWaPP+算法重跟踪后进行了比较。结果表明,SaTCoM算法所得内陆水体水位与实测数据不符值RMSE为0.34 m,相对RMSE为7.8%,相关性为0.95,在大部分内陆水体中均表现优异,较其他算法有很大优势,在中小水体中尤为明显,同时分析表明时空约束下的SaTCoM算法仍可以有效捕捉水体水位的快速变化。由此表明,本文算法SaTCoM可较好地解决小水体有效水位获取的困难,能够较大地拓展内陆测高数据的应用。

基于CM-FAHP的大变幅水位泵站取水方式比选

为提高大变幅水位泵站取水方式评价的合理性,建立一套大变幅水位泵站取水方式评价指标体系,将云模型(CM)与层次分析法(AHP)和熵权法(EWM)相结合,对各评价指标进行主客观组合赋权。提出基于CM和模糊层次分析法(FAHP)相结合的大变幅水位泵站取水方式综合评价方法,并采用云模型综合相似度比较法来确定最优取水方案。以云南省鲁地拉水资源综合利用置换洱海供水一期工程为例,进行实践应用。结果表明:4种取水方案(竖井干室型泵房、排架湿室型泵房、浮船式泵房和缆车式泵房)的综合评价云图均位于评价等级Ⅲ和Ⅳ标准云图之间,浮船式泵房的综合评价云图与Ⅳ标准云图的综合相似度最高,即浮船式泵房取水为最优方案。

考虑下游库水位变化的街需水电站截流风险分析

根据电站运行要求,确定下游库水位波动范围,并利用DHI Mike 21得到相应的龙口下游水位,采用水力学方法计算不同下游水深对应的龙口最大流速,用截流标准表征截流风险,反映下游库水位变化幅度对截流风险提高或降低的程度,引入工程案例验证了计算模型的可靠性和合理性,计算结果证明了工程方法的可行性。

溪洛渡水电站坝下游河道非恒定流传播规律研究

受电站下泄非恒定流影响,溪洛渡下游30 km区域通航水流条件复杂,威胁船舶通航安全。通过原型观测,对非恒定流传播规律及其主要影响因素进行研究。结果表明,各码头的水位变化与泄流变化趋势一致,传播过程中沿程坦化现象明显,传播速度快,大河湾—顺河段的平均波速为11.2 m s,汛期大河湾码头水位变幅及变率高达4.38 m、1.21 m h。溪洛渡坝下河道非恒定流特性与下泄流量变幅、变化时长及向家坝库水位有关,其中对流量变幅的响应最大。泄流增加(减少)时,电站下泄流量变幅越大,变化时长越短,向家坝库水位越高(低),非恒定流传播速度就越快,码头水位变幅及水位变化率就越大。

抽蓄电站粘土心墙坝浸润线及坝坡稳定变化特性

基于孔隙介质饱和-非饱和渗流理论,将物理模型试验与数值模拟相结合,研究了库水位周期升降时,粘土心墙坝上游坝壳浸润线及坝坡稳定性的变化规律及其影响因素。结果表明,坝体内部的渗流场较库水位变化具有滞后性。上游坝壳渗透系数是影响浸润线位置和坝坡稳定性的主要因素,上游坝壳渗透系数小1个数量级,上游浸润线位置要高2.60~3.00m,约占浸润线变化幅度的30%。水位降落速率、上游坝坡坡度对浸润线位置变化影响较小。此外,上游坝坡的稳定性随着水库水位周期性变化而呈周期性变化。

汽轮机高位布置辅机冷却水系统优化

汽轮发电机组高位布置是燃煤发电机组的新型布置方案,与现有燃煤机组的空间结构存在较大的差异。为保障和提升高位布置辅机冷却水系统性能,按照功能与布置结构将辅机冷却水系统分为4个耦合的子系统,采用APROS软件建立了辅机冷却水系统模型,对高位布置辅机冷却水系统进行了优化设计,并将原系统与改进系统进行了定量对比和动态特性分析。结果表明:改进系统可降低辅机工作温度,节点温度峰值保持在65℃以下,冷却可靠性大幅提升。

王甫洲电厂水文站水位流量关系单值化分析研究

王甫洲电厂水文站位于王甫洲电厂尾水渠内,研究分析汉江新集水利枢纽蓄水后对王甫洲水利枢纽电厂尾水渠的顶托影响。经过一年多的水文测验验证王甫洲电厂提供的实时水位流量数据可靠、精度较高,可作为水文站定线推流的主要依据。在排除其他外部影响因素后,在电厂发电期内,可利用其水位流量均稳定时的数据建立水位流量的单一线关系。经验证,关系线可以用于推算水文站的旬平均流量、月平均流量以及时段径流。

洪水资料短缺条件下澄江九堡水位站预警水位分析确定

为合理确定中小河流预警水位,本文提出由暴雨途径或水文比拟法确定预警水位相应流量,结合洪水特性和洪水调查成果分析,科学确定洪水预警水位的计算方法。此方法可助力河流洪水风险防控“四预”机制快速完整建立,弥补中小河流因水文资料不足造成的洪水预警缺失。本文以贡水支流澄江九堡水位站为例,介绍通过区域洪水特性分析和预警河段洪水调查,确定江河预警水位的分析计算过程,该方法既符合区域洪水变化规律,又结合了测站河道特性及河段成灾水位成因,精度较高,应用前景广阔。

阳宇会水位站洪水预报方法研究和应用

吕梁市地形复杂,暴雨多发,容易形成滑坡、泥石流、山洪等自然灾害,造成经济损失和人员伤亡,因此对上述自然灾害的预防、预控、预警、预报十分重要。分析研究适用于本地区中小河流的洪水预报,立足流域单元,遵循“降雨—产流—汇流—演进”规律,并以阳宇会水位站为例阐述了具体预报方法和流程。

基于不确定度评定与相关性计算的遥测水位误差分析

张家坟水文站是密云水库白河入库控制站,担负着密云水库入库水量的观测任务。基于不确定度评定与相关性计算等方法,对该水文站遥测水位与人工观测水位数据的误差进行研究。结果表明,遥测水位与人工观测水位数据的相关系数达到0.99以上,点距分布均匀,基本呈线性关系,误差在水文规范允许误差范围内,基本趋于正态分布。遥测水位系统误差的随机不确定度在±1 cm的规定控制误差范围内,时钟误差小于±0.5 min,均符合有关规范要求。分析成果说明了遥测技术的有效性和实用性。

汉江中下游皇庄站年最低水位变化及成因分析

近年来汉江中下游多次出现特枯低水位,为探究其原因,分析了1950~2022年汉江中下游干流皇庄站年最低水位变化趋势,并分析了断面、流量、含沙量等引起年最低水位变化的影响因素。结果表明:1950~2022年,皇庄站年最低水位呈明显波动下降趋势。皇庄站历年年最低水位的最高值出现在1954年的1月,为43.59 m;最低值出现在2022年的10月,为38.47 m;多年平均值为41.29 m。最高值与最低值之间变幅为5.12 m。河段的持续冲刷下切是影响皇庄站年最低水位变化的最显著因素;受上游水库群的调蓄及河段内丁坝等航道整治工程影响,皇庄站过水断面持续冲刷下切,导致皇庄站年最低水位变化。

抽水蓄能与常规水电联合运行对下库水位影响研究

基于常规水电水库,新建抽水蓄能电站可增加系统调峰能力和缓解新能源消纳压力,亦会影响常规水电运行过程。针对短期时间尺度下抽水蓄能电站对常规水电水库日内水位波动的影响,构建了抽水蓄能与常规水电短期联合运行优化模型,分析了抽水蓄能典型运行模式下常规水电水库水位的变化过程,以黄河上游梯级水库和贵南哇让抽水蓄能电站为例进行了研究。结果表明:该模型考虑了抽水蓄能与常规水电之间的水力联系和电力联系,适应但不限于“一抽一发”、“一抽两发”运行模式;相较于无抽水蓄能电站,抽水蓄能电站运行后会改变原始梯级水库水位变幅(增加约1.07~1.33 m);发电和抽水时段是影响下库水位变幅的主要因素。研究成果可为抽水蓄能与常规水电联合消纳新能源所产生的影响提供技术参考。

两种河床式水电站调度曲线的分析与研究

为了分析低水头、日调节或径流式水电站的出力情况,研究适用于水电站的发电调度运行方式曲线,笔者研究分析折线形和山峰形两种出力限制曲线,对两种曲线合理性进行分析和验证,并提出应用建议。结果表明,两种曲线均可以大幅提高水电站及电网调度对短期(日内)预想出力的预测精度。两种曲线均可适用于低水头、径流式水电站在不同水头条件的调度需求,有一定借鉴意义。

多开发主体梯级电站实时负荷控制模型研究

由于多开发主体下梯级水电站间不能共享实时负荷数据,上一级电站发电负荷变动常导致本级电站非正常弃水或低水位运行问题。为解决这个问题,提出了基于预测控制的多开发主体梯级电站实时负荷控制模型来控制水位。模型分为实时跟踪、预测控制和厂内负荷分配3部分。实时跟踪每1 h进行一次入库流量反推计算来推算预测入库流量序列;预测控制根据标准差选择不同流量递推模型推算入库流量;厂内负荷分配以耗水量最小进行负荷分配优化,实现上游电站负荷及发电流量未知情况下的梯级电站实时负荷分配并保持水位稳定。所提出的实时负荷控制模型应用于木里河梯级电站实时负荷分配,对多开发主体下流域梯级水电站实时负荷分配,维持水位稳定具有一定的指导意义。

大型梯级水电站枯水期多模式优化调度模型研究

针对大型梯级水电站枯水期调度面临的市场环境复杂、枯汛转换期来水形势多变等难题,提出了梯级水电站调度决策多模式自适应匹配方法,分别建立“无(消落)压力环境”模式和“有(消落)压力环境”模式下的优化调度模型,根据预报信息自动选择和灵活切换调度模式和目标,生成各电站水位动态控制和灵活调整策略。结果表明:“无(消落)压力环境”模式下可使流域发电量增加2.57%;“有(消落)压力环境”的“均匀突破”模式和“集中突破”模式下分别可增加发电量4.59%、5.32%,前者面临无法消落到位的风险更小,后者发电效益更大。该模型可有效降低枯水期消落和发电风险,提升流域整体发电效益,对于不同来水、发电等工况均表现出较好的适应能力和优化效果。

中间法三角高程测量代替水准测量的可行性分析

本文对中间法三角高程测量进行了详细而系统的介绍,对中间法三角高程测量的误差原理和误差改正进行了公式的推导和分析,论证了三角高程代替四等水准的可行性,通过具体工程实例验证了中间法三角高程可代替四等水准测量,其能有效补充不具备四等水准测量施测条件的区域获得同等高程精度的高程数据,且其操作方法简便高效,能满足日常测量需要。

抽水蓄能电站水库岩质边坡消落带生态修复探讨

抽水蓄能电站是我国水利水电开发的重要组成部分,建成运行后将形成库水周期性涨落的消落带,生境条件极为脆弱,是生态环境修复的重难点区域。对岩质边坡生态修复关键技术和水库消落带生境改善方法开展系统分析,结合河南天池抽水蓄能电站上水库岩质边坡消落带生境特征,提出土工格室+生态袋+挂网复合工程技术可作为水库岩质边坡消落带生态治理的关键措施。基于消落带库水涨落节律和植物自身遗传特性,指出消落带下端优先配置长期耐淹多年生草本植物(如狗牙根),消落带中端配置耐淹能力较强的灌木和草本(如秋华柳、黄荆、紫穗槐、中华蚊母和狗牙根等),消落带上端可综合配置抗旱耐淹能力较好的乔木、灌木和草本(如银合欢、桑树、紫穗槐、黄荆、秋华柳、狗牙根和苘麻等),以及生态适应性较强的乡土植物(如藜和诸葛菜等)。研究成果对抽水蓄能电站水库岩质边坡消落带生态治理具有重要指导意义。

合江水电站正常蓄水位抬高效益影响和补救措施研究

为提高合江水电站水力资源利用率和改善五华县城区水景观,拟抬高合江水电站的正常蓄水位。本文分别从水电站发电效益、河道水景观效益、排水和浸没影响3方面分析了电站正常蓄水位抬高的效益影响,对不同水位抬高方案进行比选,并基于选定的水位抬高方案提出了合理的工程与非工程补救措施以消除不利影响。

方厅水院工程对水文测验的影响分析

为分析“方厅水院”工程对国家基本水文站金泽站水文监测的影响程度,利用Mike21水动力模型,对不同水情下工程对该站水位、流量和流场的影响进行计算模拟。结果表明:工程实施前后水文站断面水位最大变幅均在2 mm以内,工程对水位观测结果存在一定的影响,但幅度较小;水文站测验断面流速分布发生变化,各水情条件下,流速变幅大于3%的点位占比16%~33%,改变了原有代表流速关系曲线;主流附近的点位流速略有加快,幅度不超过2%,改变了原有的代表流速关系曲线。“方厅水院”工程的实施对金泽水文站的水文监测存在一定程度影响,提出了降低影响程度的补偿措施,以保障水文资料一致性。