面向新时期新需求的三峡水库运行方案研究

本文回顾三峡水库设计洪水、特征水位、运行方案变化调整过程,综述三峡水库运行调度关键技术研究进展和分析来水来沙变化情况。分别采用最可能洪水地区组成法和非一致性洪水频率分析两种途径,推求考虑上游水库群调蓄影响的三峡水库运行期设计洪水及特征水位。结果表明:近10年三峡入库泥沙量比初设成果减少了84.4%,宜昌站水文情势IHA-RVA综合指标为74%、发生了重度改变,三峡水库运行期1000年一遇7~15 d洪量减少了约81.5亿~142.8亿m^(3),初设确定汛限水位的主要制约因素(防洪、泥沙)发生了很大的变化。原单站设计洪水及确定的三峡水库175-155-145 m运行方案,已无法满足新时期水资源高效利用和生态环境保护的新需求。建议把三峡水库运行方案调整为175-160-155 m,主汛期水位在155~160 m区间动态控制运行,长江中下游梅雨结束后应考虑提前蓄水,8月底蓄至163 m左右,9月底蓄至165 m,10月底蓄满。该方案在保证大坝和下游防洪安全的前提下,汛期减少弃水并增加枯水期补水量,预计可增发10%左右的发电量;抬高运行水位也有利于库区航运和减少消落带;9月份尽量不蓄水或少蓄水,可减少蓄水期对下游河道及两湖生态环境的不利影响,具有巨大的经济、社会和生态环境等综合利用效益。当预测预报长江流域可能发生流域性大洪水时,尽快将库水位消落至汛限水位145 m,确保大坝和下游防洪安全。

梯级水库运行期设计洪水及水位联合优化调控变革与启示

我国水资源时空分布不均,年际、年内变差大,洪涝和干旱并存,流域防洪与兴利需求并重。随着大规模水库群建成投运,流域下垫面条件及产汇流机制明显变异,水库及引调水工程运行等人类活动对设计洪水影响显著,梯级水库群运行管理中如何分析和应用设计洪水成为亟待解决的新问题,水库群联合优化调控、水资源高效利用的现实要求十分迫切,已列入中国科学技术协会2023年十大产业技术问题。经过多年探索实践,我国在梯级水库运行期设计洪水及水位联合优化调控方面已取得一定研究进展和成果,但仍存在对暴雨洪水季节性变化规律认识不足、梯级水库群系统中各水库运行相互影响考虑不足、现代水文气象实时预报信息运用不足等问题,亟须系统开展运行期设计洪水及水位联合优化调控体系研究,实现风险可控条件下水资源高效利用,保障防洪安全、供水安全、能源安全、生态安全,推进新阶段经济社会高质量发展。

感潮河段设计洪水位计算的频率组合法

建立河段水位与流域面平均雨量和潮位的水位函数,利用频率组合法推求感潮河段设计洪水位。实例研究结果表明,该方法较为简便有效,所得到的设计洪水位较为合理,能满足实际问题的精度要求。

水库分期汛限水位的优化设计研究

水库分期汛限水位方法利用洪水的季节性特征,能有效地缓解水库汛期防洪和兴利间的矛盾。从分期频率和年频率的关系出发,探讨现行分期汛限水位方法往往不能达到指定防洪标准的问题,指出分期汛限水位设计中存在的最优性。在不降低水库防洪标准的前提下,基于分期设计洪水调洪演算结果,提出了优化设计分期汛限水位的模型与解法;结合五强溪水库分期汛限水位设计实例,说明了分期汛限水位优化设计模型通过稍微降低主汛期的汛限水位,可获得一定的防洪效益,换取汛前期、汛末期汛限水位的较大幅度抬高,从而提高水库整个汛期的兴利效益,在不降低水库防洪标准的前提下,实现洪水资源利用率的最大化。

合肥5号线地铁车站洪涝设计水位研究

地铁的发展极大地缓解了城市交通压力,但近年城市内涝频发,使地铁车站防洪排涝成为亟待解决的问题,地铁车站洪涝设计水位合理确定是其中的关键之一。本文以合肥市轨道交通5号线地铁车站为研究对象,基于产汇流理论,针对城市小流域微地形的雨洪产流以及自然地面、雨水管网同时汇流的情境,综合考虑管网汇水、河流洪涝及自然地面区域汇水三个方面,提出了地铁车站洪涝设计水位计算分析方法,确定了设计洪水标准下的沿线车站出入口的洪涝设计水位,为地铁车站设计、施工及运营过程中的防洪工作提供了重要依据,对保障轨道交通防洪安全具有重要的借鉴意义。

石梁河水库分期汛限水位研究

洪水资源利用是缓解缺水地区水资源紧张的一个有效途径,大中型水库在利用洪水资源时,一般需要对汛期限制水位进行调整。以江苏省连云港市石梁河水库为例,根据其防洪调度方式及判别条件,结合水库的具体情况统筹考虑与水库调洪有关的各种因素,基于水库现状汛期分期,推求水库各分期的设计洪水,然后通过调洪演算确定石梁河水库各分期的汛限水位,并对水库实施分期汛限水位后的效益进行了分析计算。结果表明,石梁河水库采取分期汛限水位后,在几乎不增加额外成本的情况下,年均增加蓄水量11 125×104 m3,水库的洪水资源利用效益得到了显著提高。

堤防工程防洪安全评价中的若干问题

堤防工程安全评价是水利工程安全评价的重要内容之一,针对目前水利行业缺乏相关技术标准的现状,为了提高堤防工程安全评价工作的可操作性,从基本资料要求、设计洪(潮)水面线确定、堤顶高程复核计算、防洪安全评价结论以及防洪(潮)标准提高地区的防洪安全评价结论等方面对堤防工程防洪安全评价问题进行探讨,并给出了相应的建议,可供堤防工程防洪安全评价参考。

入海水系整治水情数值模拟方法

入海水系河道纵横交错,其水流同时受上游河道来水、下游出口潮汐顶托、水工建筑物调控等的综合影响,水文情势十分复杂。采用水文预报与数值模拟结合的方法,对上游各边界河道采用由瞬时单位线法推得的设计洪水过程作为入流条件,对入海边界根据潮位过程及水工建筑物调节规程确定出流边界条件,进行了来水与潮位不同遭遇多种工况下的水文水流预测模拟,为水系整治提供水情依据。

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。

桃林口水库分水枢纽工程对区间支流洪水影响

桃林口水库下游分水枢纽改造工程的实施,抬高了坝址处设计洪水位,顶托了石门子村支流洪水,利用一维恒定非均匀流计算方法,分析了工程改造对区间石门子村支流洪水的影响。

防潮设计水位计算方法研究

对目前我国水利水电工程有关规范中规定的防潮设计水位计算方法进行了总结和归纳,并根据我国海岸工程和河口工程的不同情况和洪潮组合方式对沿海地区的设计潮(洪)水位计算方法进行了研究。

设计洪水不确定性对水库极限风险的影响研究

以漳河流域岳城水库为例,选取30场实测洪水过程作为典型洪水,分别从放大方法不确定性和典型洪水不确定性角度,分析设计洪水不确定性对水库极限风险的影响。以水库校核洪水位为极限风险控制指标,在给定调度规则下对不同汛限水位方案进行调洪,得到水库调洪最高水位和防洪极限风险率。通过综合分析,认为保守情况下可将主汛期汛限水位抬升至132.50 m(提高0.50 m),冒险情况下可将汛限水位抬升至134.00 m(提高2.00 m)。

频率组合法在潮洪组合水位计算中的应用研究

以山东沾化第二电厂新建工程取水口设计为例,建立河段水位与上游洪水位和潮位的水位函数,利用频率组合法推求感潮河段设计洪水位,应用结果表明,该方法较为简便有效,所得到的设计洪水位较为合理,能够满足实际问题的精度要求。

水库分期汛限水位动态控制研究

给出了分期设计暴雨、分期汛限水位和汛限水位动态控制的概念和确定方法 ,利用多变量AR(1 )模型随机展延理论 ,以门楼水库为例 ,展延了分期降水量序列 ,确定了各分期发生设计暴雨的频率及其组合频率 ,进而对汛限水位动态控制方法进行了说明 .

河流支流入汇口处水利工程防洪设计水位研究:以珠江流域西江桂平航运枢纽为例

修建在河流支流入汇口处的水利工程,同时受干、支流洪水共同作用,其防洪水位不但与洪水组合特性有关,还与洪水、水利工程行洪的耦合关系有关.已有采用设计洪水重现期对应的特征洪水组合,或者直接采用经验洪水组合进行调洪计算得到防洪设计水位的方法无法有效反映洪水与水利工程的相互作用.本文结合防洪标准的本质,利用Copula-蒙特卡罗模拟方法对修建在支流入汇口处的水利工程的防洪设计水位进行计算,并以珠江流域西江支流郁江广西桂平航运枢纽水闸为例展开研究.结果表明:Copula-蒙特卡罗模拟方法可以有效考虑干、支流洪水组合特性及其与水利工程行洪的耦合关系,以其计算得到的防洪设计水位唯一且可保证达到防洪标准的要求,可有效克服利用洪水重现期确定防洪设计水位存在的不确定性;在干、支流洪水共同作用下,以设计洪水重现期的不同特征组合计算得到的防洪设计水位相差非常大,且与达到防洪标准要求的防洪设计水位相比完全偏离了合理的误差范围,不宜以设计洪水重现期确定防洪设计水位;利用经验洪水组合计算难以合理反映不同工程的洪水及工程特性.研究成果可为修建在支流入汇口处受干、支流洪水共同影响的水利工程防洪设计提供更合理的理论依据和思路.

分期汛限水位和设计洪水位的确定方法

提出用组合频率法和库水位法推求分期汛限水位和设计洪水位 ,并以广东新丰江为例 ,采用以上两种方法确定分期汛限水位和设计洪水位 ,为水库分期运用提供了可靠的依据 ,大大提高了新丰江水库的发电效益。

三峡水库运行期设计洪水及汛控水位初探

考虑长江上游水库群调蓄对三峡水库设计洪水的影响,采用最可能组成法和典型年法推求干支流控制站洪水的地区组成,构建多输入单输出(MISO)系统模型模拟向家坝至三峡水库未控区间的洪水过程,研究探讨三峡水库运行期设计洪水及汛期防洪控制水位(汛控水位)。结果表明:长江上游干支流梯级水库的调蓄作用对三峡水库设计洪水影响显著;三峡运行期千年一遇设计洪峰流量为81 136 m3/s,3、7、15和30 d洪量分别为188.2、386.3、727.4和1320.9亿m3,相比建设期设计值分别削减了18.2%、23.8%、20.6%、20.2%和16.9%;在不降低防洪标准的前提下,三峡水库运行期汛控水位(155 m)比建设期汛限水位(145 m)抬高了10 m,这不仅有利于库区航运、维护库岸稳定、保护消落区生态环境,还可增发电量、减少蓄水期对洞庭湖和鄱阳湖的影响,经济社会和生态环境效益巨大。

变化水文条件下青溪水库汛限水位复核

上游水库的建成引起水文条件变化,改变了下游水库入库洪水过程,进而影响下游水库抵御洪水的标准。以青溪水库为研究对象,基于1951—2015年多年实测流量资料,模拟天然径流条件下与棉花滩水库运行条件下青溪水库设计洪水过程,对青溪水库汛限水位进行复核。结果表明:天然径流条件下,青溪水库的汛限水位设计值合理且满足运行要求;棉花滩水库运行条件下,青溪水库的汛限水位可由73 m提高至74.5 m,可优化青溪水库防洪与兴利关系,提高青溪水库发电效益。

安徽省衙前河岳西县城段山洪调查评价分析报告

基于安徽省山洪灾害调查评价技术路线,通过对衙前河岳西县城段历史洪水、堤防现状调查分析,依据衙前河设计洪水成果,考虑毛尖山水库回水影响,以短板效应为原则,综合确定成灾水位和成灾流量,从而进一步推求雨量预警阈值,得出岳西站警戒水位为366.30m(300m^3/s)、保证水位为367.60m(890m^3/s)、1h临界雨量预警阈值为80mm,为有效防范山洪灾害提供技术支撑。

基于防洪调度水库设计水位复核及坝体稳定性分析

为了分析小型水库土质坝体的现状稳定性,以盖家水库为例,充分收集水文、地形等相关资料,使用理论计算方法获取暴雨参数,并绘制P=10%(设计)、P=5%(校核)2种工况下的洪水过程线,结合现状溢洪道泄量特征,确定水库防洪调度方案,从而确定水库的现状设计、校核洪水位,结合STAB软件确定现状土坝坝体在不同工况下的稳定性,计算结果表明土坝受扰动较小,稳定性满足规范要求。