长江上游梯级水库蓄水优化初步研究

梯级水库蓄水时间的重叠会导致流域水资源的不合理利用,梯级各库无法蓄满,进而影响综合效益。本文建立了梯级水库径流调度模型并予以验证,利用1950-2010年长江干流实测水文资料,计算长江上游溪洛渡-向家坝-三峡梯级水库对流域防洪任务的满足情况,并分析了上游预建水库白鹤滩对下游梯级防洪目标的协助作用,在此基础上给出梯级水库汛后蓄水的最早启蓄日期:溪洛渡、向家坝、三峡水库均不早于9月1日。并利用比较分析法,综合考虑梯级水库的发电、航运等效益,得出梯级水库的最优蓄水时间:溪洛渡9月11日蓄水,向家坝9月1日蓄水,三峡9月1日蓄水。

北江流域梯级水库群联合蓄水调度

水库群联合优化调度对提高水资源利用效率具有重要意义,文章以北江流域梯级水库群为研究对象,采用蓄水调度线为调度规则,基于NSGA-Ⅱ多目标遗传算法,建立多目标梯级水库群蓄水优化调度模型。结果表明:通过控制不同阶段的防洪限制水位可实现提前蓄水,有效提高水库群的综合效益;将水库群的起蓄时间提前至9月1日、9月11日和9月21日,年均蓄满率分别增加了14.86%、14.80%和14.22%。研究成果可为北江流域水库群联合优化调度提供参考依据。

面向城市内涝消减的蓄水池尺寸优化模拟

针对传统多目标优化算法存在计算复杂且效率偏低的问题,本文提出了一种基于替代模型的多目标优化方法.即建立人工神经网络模型代替城市水文水动力模拟模型,再耦合NSGA-Ⅱ优化算法估计最优Pareto解集.选择典型城市中心集水区作为研究区,选用反向传输神经网络构建替代模型,采用平均相对误差绝对值、相关系数、均方根误差和纳什效率系数对替代模型的预测性能进行评估,结果表明替代模型具有较高的精度(误差<5%,拟合精度>90%).在此基础上,研究了不同降雨重现期下最小化工程成本和最大化灾害减少比率的蓄水池多目标优化问题.优化结果表明:每个重现期下的最优方案都能够有效地降低最大积水深度(26%～41%)、平均积水深度(13%～33%),减少积水面积(11%～39%)以及洪峰流量(5%～16%).通过对比传统优化模型和基于替代模型的优化模型的计算时间成本,结果表明后者在保证精度的同时能够节省约99%的时间.本文提出的方法能够为洪水风险管理系统的优化设计提供参考思路并提高优化效率.

淮河临淮岗工程优化调度分析

本文对临淮岗洪水控制工程优化调度进行了分析研究,提出了蓄水利用和不同量级洪水各闸最佳控泄方案,为挖掘临淮岗工程潜在功能、科学调度、合理控泄,更好地发挥水资源的综合效益提供参考。

水库群水流滞时影响蓄水调度模型研究

针对水库群蓄水优化调度中存在水流滞时导致长期调度中水量不平衡以及使水库蓄水量产生滞后性的问题,基于水流滞时对优化蓄水问题与优化发电量问题中产生影响的差异进行分析,调整计算方式只考虑相邻上级水库出流产生的水流滞时的影响,提出了考虑水流滞时的水库群蓄水优化调度模型。并结合逐步优化法对模型分块求解,选取安肇新河流域具备兴利条件的各滞洪区为例,验证模型有效性。结果表示:此模型满足水库蓄水需求,体现了受水流滞时影响的蓄水效益,在保障运行安全的前提下发挥水库群蓄水潜力。

屋面雨水收集缓解城市内涝时效分析

针对屋面降雨散落造成城市地面产生径流形成内涝等问题,通过对现有的蓄水池结构进行改造,在蓄水池底部设置不同孔径的排水孔,使得降雨时雨水先收集到蓄水池,降雨后缓慢排入土壤或地下管网,达到延长排水时间,降低径流峰值从而降低地下管网堵塞概率。通过设计实验和模拟分析得出以下结论:土壤渗透系数大和排水孔径小时排放到土壤的效果最好;排水孔径越小,雨水进入地下管道时间越长,径流降低系数越大;设计相同体积蓄水池时,底面积越小蓄水量越大。通过理论和实际验证蓄水池改进技术的可行性,为治理城市内涝提供一种新方法。

丹江口水库提前蓄水方案

丹江口水库大坝加高后若仍按初设方案进行蓄水,水库蓄满率将明显降低,不利于水库综合利用效益的充分发挥.在不降低水库自身安全和下游防洪标准的前提下,开展丹江口水库提前蓄水的可行性分析研究,建立了以年均蓄水率最大为目标函数的提前蓄水调度模型,采用优化方法得到最佳解,在此基础上提出了分阶段提前蓄水方案.结果表明:丹江口水库最佳的起蓄时间为9月15日,9月份蓄水水位上限值为166m;与原设计方案相比,分阶段优化蓄水方案的年均蓄水率从77.51%增加到81.99%,年均弃水量减少7.47亿m3.该方案可操作性强,综合利用效益显著,可供丹江口水库调度决策参考.

长江上游水库群多目标优化调度模型及应用研究Ⅱ:水库群调度规则及蓄放次序

水库群联合调度中水库的协同调度规则和蓄放水次序是关键问题。在讨论多目标水库群联合调度的规则制定方法的基础上,依据"长江上游水库群多目标优化调度模型及应用研究(I):模型原理及求解"一文中推荐的多目标协调方案,统计得出长系列调度和多年平均水文条件下的各水库联合调度规则图,并讨论了其适用条件。进一步分析了推荐方案下水库群联合调度的汛前放水和汛末蓄水次序。研究表明,在多年长系列联合优化调度下,长江上游具有调蓄库容和防洪任务的11座多目标混联水库群,其蓄放水次序具有统计规律。出现概率最大的优化放水次序为:三峡—水布垭—锦屏I级—溪洛渡、构皮滩、二滩—紫坪铺、瀑布沟—隔河岩、宝珠寺、向家坝;优化蓄水次序为:锦屏I级—二滩、水布垭—隔河岩—溪洛渡、瀑布沟、紫坪铺、宝珠寺、构皮滩—向家坝—三峡。对于串联梯级水库群,上游水库先放水,下游水库后放水;上游水库先蓄水,下游水库先蓄满。