基于系统协调度模型的汛限水位分期控制

为协调防洪与兴利的矛盾,提高洪水资源化利用效益,基于改进模糊集方法进行汛期分期,建立系统协调度模型并计算得到汛限水位的动态控制域。以思林水库为例,前、后汛期的汛限水位与发电效益协同贡献度成正比,与防洪风险协同贡献度成反比;为实现系统协调度最大,前、后汛期的汛限水位动态控制域应分别为[435,437]m和[435,438]m,前、后汛期可分别增发电量2169.907×10^(4)、6509.722×10^(4)kW·h,水资源利用量可分别提高0.716×10^(8)、1.079×10^(8)m^(3)。研究成果可提高洪水资源利用效率,为水库安全合理运行提供参考。

基于汛期水位动态控制的洪水资源化利用研究

洪水是一种重要的水资源,洪水资源化利用在水资源较少地区显得尤为重要。以河北刘家台水库为例,通过HEC-HMS水文模型软件,对汛期水位动态控制的防洪效果以及地下水转换效率加以评价。结果显示,采用该方法后,海河流域部分河段5天可增加地下水量约9.02×10^(6) m^(3),多拦截洪水1.58×10^(8) m^(3),表明汛期动态水位控制具有良好削峰防洪作用,研究成果可为洪水资源化利用提供参考。

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.

广西干旱特征及水库旱警水位确定

为了做好旱灾防御确保供水安全工作,推进全区水库旱警水位划分,本文以贵港市平龙水库为例,考虑一定枯水情景下重要供水对象的保障程度,提出逻辑清晰、可操作性强的水库旱警水位指标,探讨旱警水位成果应用前景。根据量化指标及早预报旱情作出水源应急调度安排,为地方政府提前谋划应急抗旱水源提供科学依据。

南欧江流域梯级水电站联合防洪调度研究

结合南欧江流域梯级水电站水文气象条件、工程特性及流域防洪要求,开展了流域梯级水电站联合防洪调度研究工作。根据流域重点防洪对象防洪能力、防洪标准及地区洪水组成分析成果,从基本不影响流域梯级水电站发电运行同时又能兼顾流域防洪要求的角度,研究提出了梯级汛期控制运行水位及控泄流量方案。模拟调度分析显示,提出的防洪调度方案操作简单,易于实现,梯级电量虽略有减小,但减小幅度不大,可为南欧江流域梯级防洪提供一定的指导。

嘉陵江亭子口水利枢纽汛期运行水位动态控制研究与实践

在国家双碳战略背景下,科学利用洪水资源是水库电站提高水能利用率,实现提质增效的重要措施。笔者系统地论述了亭子口水利枢纽汛期运行水位动态控制的研究思路和技术路线,基于下游防洪能力现状和预报预泄技术,研究了动态控制约束边界及启动条件,提出了风险控制策略和建议。在2022年“7·14”洪水过程中,亭子口水库通过实施汛期运行水位动态控制,累计拦蓄利用洪量10.65亿m3,增发电量1.84亿k W·h,成效显著。实践证明:该研究技术路线正确,启动条件科学,运用方式安全,具有重大的实用价值和广阔的推广应用前景。

西津水电站汛期控制运行水位调整方案研究

为助推能源绿色低碳转型,进一步挖掘西津水电站调节潜力,笔者基于郁江流域防洪体系建设和西津水电站历年调度运行情况,通过预报调度法和预泄能力约束法分析提出汛期控制运行水位调整方案,并对调度方案带来的影响、风险和效益进行分析。结果表明,方案具有可操作性,风险可控,同时有一定发电效益,可为西津水电站汛期精细化调度提供参考。

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。

水库汛限水位动态控制的实现途径

水库汛限水位动态控制是洪水资源利用的主要方式之一,提高水库洪水预报精度和延长有效预见期是实现水库汛限水位动态控制的关键所在。针对水库实时防洪调度的特点和流程,概述了新一代天气雷达、气象卫星及相关应用系统的技术进展,评价了这一技术进展在水库实时防洪调度中的重要作用,据此提出了综合应用新技术改进水库洪水预报、洪水量级判断和蓄水时机选择的技术途径。在此基础上,以海河流域潘家口水库为例,综合论证了水库汛限水位的动态控制范围,提出了汛期蓄水的控制策略与调控方法。

梯级水库汛限水位动态控制模型研究及运用

结合流域实时洪水预报及梯级水库防洪库容信息,提出基于预报及库容补偿的梯级水库汛限水位动态控制逐次渐进补偿调度模型。该模型包括三个模块,其一是考虑预报及库容补偿作用的补偿调度模块;其二是保证不降低原防洪标准的预报预泄模块;其三是关联变量协调模块。该模型运用贝尔曼的逐步逼近思想,通过多次迭代计算,最终得到最佳的梯级水库汛限水位方案。清江梯级水库的应用结果表明,在不降低库群原有防洪标准的前提下,丰、平、枯水年平均增加发电量1.68亿kW.h,减少弃水量6.89亿m3,可显著提高发电效益和洪水资源利用率。

水库设计汛限水位动态模糊控制分析

设计汛限水位是水库运行的重要特征水位.应用模糊水文水资源学理论与方法计算水库汛期相对隶属函数,确定汛限水位,对水库汛期水位进行动态模糊控制.即根据降雨资料进行直接模糊统计确定汛期经验相对隶属函数.采用降半正态分布模拟汛期理论相对隶属函数;根据水库的实际运行情况,确定分布参数.以经验相对隶属函数为依据,调整参数,由最小二乘法优化准则和估计误差,选择经验与理论相对隶属函数的最优拟合,取两者外包线值作为水库汛期相对隶属函数的最终结果,并将其作为权重,计算不同水库设计标准的汛限水位,实现动态模糊控制.音河水库实例表明了这种方法的科学、合理与可操作性.

水库汛限水位确定方法评述与展望

回顾国内外水库防洪调度的发展概况,分析并将国内水库汛期防洪限制水位确定方法划分为汛限水位静态控制和动态控制两类。前者包括固定汛限水位法及三种分期汛限水位法;后者按照所采用的信息类别及利用的理论,划分为综合信息推理法、水文信息统计法及水库调度模型法。针对各方法给出研究及运用中的实例并做出简要分析,指出在运用中的特点。从系统的角度分析影响汛限水位确定的因素,并给出了展望。

大桥水库汛限水位分期控制研究

本文对大桥水库汛限水位分期控制方案进行了研究。首先,结合大桥水库调度运行特性,对水库所在流域的洪水成因变化、降雨时间分布和洪水发生时间分布等特征进行了分析,偏安全考虑确定汛期分期方案为:6月1日至9月15日为主汛期、9月16日至9月30日为后汛期。其次,采用频率分析法推求了大桥水库的分期设计洪水成果,结果表明,大桥水库后汛期设计洪水与年最大设计洪水相比量级较小,进行汛期分期调度既是必要的,也是可能的。最后,基于大桥水库分期设计洪水成果,经调洪计算分析最终推荐大桥水库汛限水位分期控制方案为主汛期2 018.00 m、后汛期2 019.00m,此方案有利于拦蓄汛末洪水资源,减少弃水量,增加水库综合效益,并可为大桥水库汛限水位动态控制提供依据。

水库汛期模糊划分及其分期汛限水位的确定

根据模糊集合理论,利用水库汛期水文统计信息拟合汛期模糊隶属函数参数,计算汛期各时期的相对隶属度及相应的防洪库容,据此确定水库汛期各个时期的汛限水位。实例计算结果表明,水库汛末汛限水位最高可比原来提高2.4m,增加兴利库容9000万m3。

水库汛限水位动态控制域确定方法研究发展动态综述

水库汛限水位动态控制域确定方法是动态控制研究的关键内容,亦是动态控制方案实施的基础。通过系统总结(改进)预泄能力约束法、防洪预报调度方式及规则设计方法、库容补偿法、考虑年内洪水时序变化规律的统计分析法、分级预泄法、综合信息决策支持表法等水库汛限水位动态控制域确定的主要方法,评述各方法的主要特点及适用条件,提出了汛限水位动态控制域确定方法尚需深入研究的关键性问题,以期推动水库汛限水位动态控制域确定方法的全面应用,扩大其研究应用范围。

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.

丹江口水库洪水资源调控技术研究

丹江口水库既是汉江中下游地区的控制性防洪工程，又是南水北调中线工程的水源地，承担着防洪、供水、发电、航运等重要功能。本文把资料系列延长至2014年并进行设计洪水复核，开展汛期分期、运行水位动态控制和提前蓄水研究。结果表明：在不降低防洪标准的前提下，利用1~5d预见期信息，夏汛期（6月21日至8月20日）和秋汛期（9月1日到10月10日）的运行水位分别在160．0~162．9m和163．5—165．7m区间浮动，年均可增加蓄水量31．6~49．98亿m3，或增加发电量9．96~100．21MkW·h；汛末提前蓄水时间为9月15日，蓄水水位上限值为166m，与原设计方案相比，水库蓄满年份从4年增加到12年，年均多蓄水8．98亿m3。

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。

短期降雨预报在汛限水位动态控制中的应用

以丹江口水库为例,根据考虑降雨预报的水库汛期限制水位控制的新理念,研究了利用短期降雨预报信息进行水库汛限水位动态控制的调度方式;同时分析了在发生降雨预报误差时,汛限水位动态控制的风险率以及大坝所能抗御洪水标准的变化,概化计算了抬高汛限水位增加的发电效益。结果表明,在不增加丹江口水库及其上下游防护对象风险的前提下,抬高汛限水位可以为丹江口水库带来较大的经济效益。

基于秩相关随机变量模拟的水库防洪风险估计

采用基于Spearman秩相关随机变量模拟方法,将拉丁抽样法产生的独立洪峰洪量序列转换成满足特定相关结构的洪峰洪量序列,利用模拟的洪峰和时段洪量放大修匀典型过程线生成入库洪水过程,实现了入库洪水过程随机模拟。采用Monte Carlo法估计防洪风险,构建了水库防洪风险估计模型。潘家口水库汛限水位调整防洪风险估计应用结果表明:主汛期汛限水位上限值控制在218.00 m,所建立的入库洪水过程模拟方法简便有效,非常适合于复杂洪水过程模拟,构建的防洪风险分析模型计算结果客观合理,在洪水资源安全利用系统风险分析中具有推广应用价值。