Floodwater utilization of the Three Gorges Project

Floods are both risks and resources. Floodwater utilization is an important part of flood management. Considering the rising shortage of water resources, serious water pollution, and undersupply of electric power, it’s imperative to strengthen flood management. In light of the hydrological characteristics of the Three Gorges Project (TGP) on the Yangtze River in P. R. China, we investigated the necessity and feasibility of TGP floodwater utilization, proprosed dynamic control of limited water level during flood season of the reservoir and basin-wide integrated floodwater management as strategies, and identified problems that might occur in practice.

考虑生态流量约束的梯级水库分期消落水位多目标优化调度

针对如何表征枯水期季节性特征、优化分期消落水位来指导水库群消落调度的科学问题,提出了考虑生态流量约束的梯级水库分期消落水位多目标优化调度模型。以金沙江中下游6座水库与三峡水库为研究对象,综合运用多种数理统计方法划分流域枯水期;采用逐月滑动计算法推求梯级水库分期消落水位;以生态和发电效益最大为目标函数,利用NSGA-Ⅱ算法求解调度模型,得到不同来水情景下梯级水库枯水期消落调度方案。研究结果表明:不同来水情景下,相较于常规调度方案,选定的优化调度方案可增加梯级水库发电量30.20亿~52.27亿kW·h(增加2.3%~5.0%)和供水量83.15亿~87.14亿m3(增加5.8%~7.4%),并提高河道生态流量保证率2.6%~22.9%。研究成果可为协调梯级水库生态和发电调度提供技术支撑。

水库群联合防洪预报调度方式及汛限水位研究

根据太子河流域库群特点,进行了观音阁、汤河水库仍按原调度方式,窝水库采用预报调度方式的库群联合预报调度及窝水库汛限水位研究.结合窝水库的具体情况,以实际入库流量作为主要判别指标,并以观-区间累积净雨作为辅助指标,运用预报调度理论,将窝水库的汛限水位抬高了1.40 m.效益、风险分析结果表明:太子河流域实施库群联合预报调度,在不增加上下游防洪风险的前提下,能显著提高发电和供水效益.

三峡水库动态汛限水位与蓄水时机选定的优化设计

阐述了三峡水库运行初期的调度规则,建立了实时调度模型。提出了防洪、发电和航运等指标体系,在此基础上,建立了用于动态汛限水位和蓄水时机优化的混合规划数学模型,并设计了一种混合编码方式,运用遗传算法对该模型进行优化求解。利用宜昌站1882～2001年实测日流量资料进行模拟优化,生成了一系列非劣解;然后运用模糊决策的方法,得到了相对合理的动态汛限水位与蓄水时机方案。结果表明,优化设计能权衡防洪与兴利之间的关系,充分挖掘汛初与汛末的潜力,提高三峡水库运行初期的综合效益。

黄河中下游水库汛限水位与防洪体系风险分析

黄河中游四库(三门峡、小浪底、陆浑和故县水库)在中下游的防洪体系中有着重要的地位,也对黄河中下游的水资源分布产生很大的影响。根据黄河中下游水库及黄河中下游防洪工程体系的运行调度规则,考虑设计洪水典型选择、洪水预报误差和水库调度滞时的不确定性影响,利用蒙托卡罗法模拟洪水过程,实现了洪水典型选择、洪水预报及调度滞时不确定性因素影响的定量转化,分别计算了前、后汛期8种汛限水位方案下的黄河中下游水库及下游的防洪风险指标值,在对各方案的风险进行比较和评价的基础上,推荐了小浪底水库、陆浑水库和故县水库前、后汛期相对合理的汛限水位方案,为定量考察水库防洪调度及下游防洪风险率、合理选择动态的汛限水位提供参考依据。

水库汛期分期及其评价方法

【目的】对2种不同汛期分期方法进行实例应用,并对其相应分期结果进行对比分析与评价。【方法】在介绍分形理论与模糊集合理论的基础上,以安康水库为例,应用上述2种理论方法对水库进行汛期分期的求解;首次提出了考虑权重因子的均方差评判指标S,并对2种方法的分期结果进行了对比与分析。【结果】利用分形理论得到安康水库的汛期分期结果为:前汛期05-01-06-20,主汛期1 06-21-07-20,主汛期2 07-21-08-20,后汛期08-21-10-10;基于模糊集合理论的汛期分期结果为:前汛期05-01-07-15,主汛期07-16-08-20,后汛期08-21-10-31。在设定不同分期段不同权重因子组合下,计算出的S分形值都较S模糊小。【结论】基于分形理论的汛期分期结果更为具体、准确;而应用模糊集合理论所得到的汛期分期结果虽较为粗糙,但可以依隶属度值为系数进而推求汛期的分期汛限水位。

碧流河水库后汛期汛限水位及控制运用方式

水库汛期分期后上下游防洪标准的确定是水库分期运用的难点,针对北方地区后汛期来水特点,提出从防洪、兴利与两者权衡3个角度通过优化推求汛限水位备选方案,并协调方案中各指标间的复杂关系,建立汛限水位多方案分层模糊优化决策模型。经应用于碧流河水库表明,该方法在不改变水库原防洪标准的前提下,抬高水库后汛期汛限水位。研究结果为决策提供了技术支持,对北方缺水地区的其它水库有指导意义。

基于模糊集合分析的汛期分期方法及其应用

在模糊集合分析理论及一般方法的基础上,充分考虑汛期的发展变化具有的模糊性、随机性和过程性,以及降雨径流响应过程的特征,以汛期正向累计雨量序列及反向累计雨量序列为基础,重新构造出一新的累计雨量序列,并作为汛期划分研究的基本研究对象,提出了出入汛最高标准(ASMAX)的概念以及消除出入汛标准影响的处理方法。最后对于桥水库控制区域汛期的分期规律进行了实际应用研究,研究结果表明:于桥水库控制流域汛期开始于6月11日,结束于9月18日,其中主汛期开始于7月21日,结束于8月4日。这基本符合海河流域主汛期在"七下八上"的统计规律。也表明累计雨量序列在一定程度上可以反应出汛期所具有的过程性,更适合汛期的分期分析。

雨洪资源利用进展与利用模式探索

对雨洪及雨洪资源利用的概念进行了界定,明确了雨洪资源开发利用的对象。在明确雨洪资源概念的基础上,概括了近20年来国内外在雨洪资源利用方面的研究和进展,并对国外在此利用技术和管理方面所取得的经验进行了总结。接下来用较多的篇幅对雨洪资源利用工程和非工程的措施进行了的介绍,在对每种利用方式加以剖析之后,分别引用了相应利用方式中比较典型的实例。最后对这些利用方式在未来的发展趋势做了初步的展望。

基于改进预泄能力约束法的水库汛限水位分期动态控制域确定及应用

汛限水位动态控制域是水库汛限水位动态控制研究的关键内容,亦是动态控制方案实施的基础。预泄能力约束法是确定汛限水位动态控制域的主要方法,但该方法主要考虑洪水预报信息进行预蓄预泄,并不适用于洪水汇流速度快、依据洪水预报信息决策时效短的水库,因此,本文提出了考虑未来48 h降雨预报信息的改进预泄能力约束法,并结合水库分期汛限水位,研究了水库汛限水位分期动态控制域确定方法。以山西省漳泽水库为例,结合现有分期汛限水位,采用改进预泄能力约束法确定了水库汛限水位分期动态控制域,成果在2013—2016年的水库调度实践中取得了较好的应用效果。

基于投影寻踪的汛期分期探讨

汛期分期研究是实现电站、水库动态汛限水位调度控制的基础。本文从汛期分期的实质——时序系列高维数据聚类分析出发,以投影寻踪理论为基础,构造了水库汛期分期投影寻踪模型,然后采用遗传算法实现了模型参数的优选,并将该方法应用于滦河流域潘家口水库汛期分期中,并与其它计算方法相比较,得出了合理结论。采用投影寻踪方法来进行汛期分期具有过程简单、结果直观的优点,不失为一种好方法。

确定水库分期汛限水位的神经网络调洪演算方法

水库汛限水位动态控制是目前协调防洪与兴利矛盾,进而实现洪水资源安全利用的关键问题.现行汛限水位是通过对不同频率设计入库洪水进行调洪演算确定的.由于汛期不同分期对应不同的设计入库洪水,于是在保证水库大坝工程安全的前提下,从水库实际调度方案和下游防洪标准角度出发,应用BP神经网络对各分期不同频率设计入库洪水进行逆时序调洪演算,充分挖掘水库汛期兴利效益,最大限度抬高汛限水位,由此提出确定水库分期汛限水位的神经网络调洪演算方法.应用结果表明:该方法直观、计算量小,精度可满足实际工程需要,在水库汛限水位计算中具有推广应用价值.

水库汛限水位动态控制的风险评估

水库汛限水位的动态控制实质上是一种风险调度.在对短期水文预报不确定性分析的基础上,提出了将洪水预报精度等级评定指标转化为入库洪水过程的随机特征值的方法,利用水库调洪演算的随机微分方程,分析了不同预报精度等级和不同预见期条件下水文预报误差的传递与演化过程,并建立了水库汛限水位动态控制的风险率计算模型,以定量评估抬高汛限水位对水库大坝和下游河道防洪安全的影响.算例分析表明,汛限水位的抬高将使水库和下游河道的防洪风险率增大,通过提高预报精度和延长预见期可以降低由汛限水位抬高所增加的风险率.

水文变异对水库汛期分期及汛限水位确定的影响

为科学探讨水文变异对水库汛期分期及汛限水位的影响,基于广西澄碧河水库53年径流数据,采用Mann-kendall、滑动T和Morlet小波等分析水文变异情况并确定突变年,应用集对分析法分别对变异前后的水库汛期进行分期,并结合调洪演算推求和比较水文变异前后的汛限水位。结果表明:径流序列呈现下降趋势,并存在19年的主周期,突变年为1990年。水文变异对水库汛期分期结果有一定影响,主要表现为缩短了前过渡期历时,延长主汛期历时。前汛期汛限水位可调控范围变异前为185~187 m,变异后为185~187.97 m,水文变异使前汛期汛限水位调控上限增加0.97 m,而后汛期变异前为185~188 m,变异后为185~187 m,水文变异使后汛期汛限水位调控上限减少1 m,可见水文变异主要影响着前后汛期汛限水位调控的上限,主汛期无明显变化。

三峡-葛洲坝梯级水利枢纽调度技术集成研究的现状与展望

三峡-葛洲坝梯级水利枢纽是长江中下游重要的水利工程,三峡-葛洲坝梯级水利枢纽的联合调度不仅是实现长江中下游水资源可持续利用的基础和典范,也是实现整个流域范围内水文补偿、库容补偿、电力补偿、提高系统可靠性及综合利用效益的必要条件,由此,对三峡-葛洲坝梯级水利枢纽调度技术集成涉及的水文、调度等问题进行评述以了解现状、展望未来非常必要。在探讨三峡-葛洲坝梯级水利枢纽调度技术集成研究意义的基础上,对涉及的气象水情自动测报系统研究、流域梯级调度、水库汛限水位动态控制研究、大型水库生态调度研究、特大型水电站考核评估等研究现状进行评述,指出了三峡-葛洲坝梯级水利枢纽调度技术集成研究亟待解决的问题,对三峡-葛洲坝梯级水利枢纽调度技术集成及类似方面研究与实践有指导作用。

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。

门楼水库汛限水位及调度方法研究

结合门楼水库的实际情况,提出了水库调度的“峰量综合控制法”和4种调度方案,由此确定相应的汛限水位。给出了门楼水库近期和远期汛限水位值。

基于特大暴雨分级的水库上限起调水位分析方法

为提高水库抵御洪水能力,增加洪水调度预警时间,保证水库安全运行,提出了基于特大暴雨分级的水库上限起调水位分析方法,首先分析特定历时暴雨总量范围,在此基础上对可能发生的特大暴雨按雨量进行分级处理,对各级暴雨进行时空分配,应用水文模型模拟洪水过程,并按原有调度方法对研究水库进行调洪演算,进而确定安全运行理想暴雨量,在此基础上进一步研究超过安全运行理想暴雨量的各级特大暴雨,计算对应的上限起调水位,为水库预泄调度提供数据参考,增加防洪预警时间,以确保调洪时坝前最高水位不超过允许上限水位。该方法应用于洪渡河石垭子水库,计算确定了原有调度方法下水库安全运行理想暴雨量,并分析了超过该暴雨量的各级特大暴雨对应的安全运行上限起调水位,为石垭子水库防洪调度提供数据支撑。研究发现,部分中小水库防洪调度存在显著特点,按原有调度方式抵御特大洪水能力有限,新方法能够有效提高水库抵御特大洪水的能力。

骆马湖汛期分阶段限制水位分析研究

针对江苏省淮北地区水资源严重不足的状况,研究了淮北地区重要灌溉水源之一骆马湖所在区域的历年汛期降雨以及上游来水的规律,将骆马湖汛期划分为5个阶段,除了洪水高发期的7月11日～8月15日外,对其他四个阶段推求了频率为10％、5％、2％的入湖设计洪水,并以不同起调水位进行骆马湖调洪演算,提出了在保证洪水安全的前提下各阶段汛限水位方案,可作为汛期骆马湖水位控制调度的参考,以进一步提高洪水资源利用率.

水库汛限水位控制多目标协同决策研究

水库汛限水位分期控制是提高洪水资源利用效率有效途径。利用圆形分布法进行汛期分期;确定汛限水位分期控制的效益、风险指标集,建立风险效益多目标协同决策模型。计算各指标集效用函数,确定赢得函数值及可达效用集合,利用非线性规划求解理想Nash协商解。根据模式识别理论确定最优方案,以现状点作为风险效益协商决策基点,通过调整现状点实现对风险效益的偏好。以响洪甸水库为例,首先考虑风险效益同等看重情况,水库前、后汛期最优汛限水位分别为127.0 m和126.5 m。增加风险现状点取值实现前汛期对风险的偏好,风险赢得函数值提高,前汛期最优汛限水位随之降低;增加效益现状点取值实现后汛期对效益偏好,效益赢得函数值提高,后汛期最优汛限水位随之升高。