水库洪水资源化调度初探

洪水资源化具有鲜明的时代特征,其利用矛盾的对立统一性原理,可有效地实现由控制洪水向洪水管理的转变.水库具有洪水资源化能力,优化水库防洪参数和规则,进行水库洪水资源化调度是一种直接、经济的非工程措施,可高效地利用雨洪资源、变汛期水为非汛期水.本文提出,水库洪水资源化调度的主要内容包括汛限水位设计和汛末蓄水研究,其中汛限水位研究包括分期汛限水位和汛限水位动态控制方法,汛末蓄水研究包括蓄水时间选定和相应的蓄水方式,并指出水库洪水资源化调度中尚存在设计洪水的不确定性、设计洪水过程线的频率意义不明晰、设计洪水与设计暴雨的频率不一致、气候变化和人类活动影响条件下的水文频率分析、分期设计洪水与年设计洪水关系、分期防洪标准的确定、预报误差规律分析以及动态控制的安全性、水库洪水资源化调度的管理机制等理论问题,并指出了研究方向.     

三峡枢纽水库运行调度

三峡枢纽自2003年初步蓄水以来,工程建设进度、库区移民安置、地质灾害治理等较初步设计有所提前,泥沙淤积情况明显好于预期,三峡枢纽提前实现了分期蓄水目标。同时,随着运行条件的变化,三峡水库在汛限水位浮动、中小洪水调度、提前蓄水等方面进行了优化调度尝试,取得了较好的防洪、抗旱、航运、供水、生态等综合效益。尤其是2010年,汛期三峡水库实施了中小洪水调度,拦蓄洪量达到266亿m3,洪水资源利用充分;汛末采取了蓄水与汛期防洪运用相结合的方式,进一步利用汛末洪水资源,首次实现了175 m蓄水目标,枢纽开始全面发挥正常运行期的综合效益。     

实时预蓄预泄法汛限水位动态控制与应用

在总结已有研究成果的基础上,指出研究实时汛限水位动态控制方法与应用的必要性,并阐述了水库实时预蓄预泄动态控制汛限水位的基本思想和数学表达,介绍了该方法在碧流河水库2005年"8.8"洪水实际调度中的应用.分析结果表明,"8.8"洪水预蓄预泄调度过程,在不增加水库及上下游防护对象风险的前提下,能抬高汛限水位,增加水库蓄水,比常规的调度方式多拦蓄洪水0.4亿m3,经济效益较为显著.     

基于随机微分方程的防洪调度风险分析

汛限水位动态控制能在不降低水库防洪标准的条件下提高水库兴利效益和水资源利用率,该文以万家寨水库为研究背景,建立了汛限水位动态控制下的防洪调度风险分析模型。水库后汛期洪水样本较少,基于典型洪水过程,通过随机微分方程引入水文不确定因素,采用基于随机微分方程的调洪演算分析防洪调度风险。实例结果表明:水文因素的随机性是万家寨水库后汛期防洪风险的主要影响因素,得出了各汛限水位方案下的调洪最高水位。后汛期汛限水位动态控制,可不降低大坝的防洪安全标准显著增加水库的兴利效益。     

汛限水位动态控制方案优选方法及指标体系研究

基于汛限水位实时动态控制的新理念,提出汛限水位实时动态控制方案的决策方法及其实施步骤.引入洪水与兴利连续长系列调节方法并采用PowerBuilder 8.0开发相应的系统软件计算水库的兴利效益,给出汛限水位动态控制风险率和风险损失的定义与计算方法.在此基础上,选取部分兴利效益指标和风险控制指标构建汛限水位实时动态控制决策方案优选的多指标评价体系.最后以大连市碧流河水库为例,采用多目标模糊模式识别理论模型对汛限水位动态控制方案进行优选计算,进而确定了水库实时调度过程中汛限水位动态控制的满意决策方案.     

漳泽水库群防洪调度方案研究

针对漳泽水库目前的蓄水已远远不能满足用水要求,笔者采用系统分析法,建立了该水库群整体的防洪、联合兴利调度的数学模型,并进行了数学上的优化求解。研究表明：提高漳泽水库汛限水位至901.8 m时（提高0.8 m）,调洪最高洪水位达到904.2 m,基本与漳泽水库原设计调洪最高水位相同,证明了汛期增加蓄水量,减少弃水,水库群能满足其防洪对象的防洪安全。     

利用年内洪水统计特性计算设计洪水和分期汛限水位新方法

传统的设计洪水确定方法往往导致一些水库在汛期弃水而汛后又无水可蓄,造成洪水资源的极大浪费.为更好地提高洪水资源利用率,基于暴雨洪水的物理成因和统计规律分析,提出采用年内洪水统计特性变化规律来确定设计洪水和各分期汛限水位的新方法,结合实例说明该方法在汛限水位动态控制中的实用性和可行性.与传统方法相比,新方法不仅可给出设计洪水和分期汛限水位值,而且当发生一次大洪水后,能在调度决策进程中为决策者提供未来发生洪水的概率分布.但是,该方法的适用性尚需大量资料验证,还不能作为确定“汛限水位动态控制范围”的主要依据.     

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．葠窝水库采用预报调度方式的库群联合预报调度及葠窝水库汛限水位研究．结合葠窝水库的具体情况,以实际入库流量作为主要判别指标,并以观-葠区间累积净雨作为辅助指标,运用预报调度理论,将葠窝水库的汛限水位抬高了1．40m．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．     

桓仁水库汛限水位动态控制决策支持表研制

针对水库汛限水位动态控制方案的具体化和可操作性问题,依据水库调洪计算原理和流域水量平衡原理,研制了桓仁水库汛限水位动态控制决策支持表.由此套表,即可根据实时和预报的水雨工情信息,确定面临时刻允许控制的库水位值及控泄流量等,方便水库调度技术人员和决策人快速查算、决策.该研究方法可供我国调节性能较高的大型水库(水电站)汛期洪水退水段库水位实时控制借鉴参考.     

基于混合智能算法的三峡水库汛限水位动态控制研究

为充分发挥三峡水库的防洪兴利效益,利用水文、气象预报,实施动态汛限水位控制运行具有重要的意义.考虑调度期实时防洪风险约束,建立实时调度与汛限水位动态控制模型,设计混合智能算法,对模型进行优化求解.利用宜昌站汛期实测日流量资料进行模拟调度,得到汛限水位动态控制结果.结果表明,汛限水位动态控制能权衡防洪风险与兴利关系,在一定条件下,适当提高水库运行水位,可以在保证防洪标准不变的前提下较大幅度提高水库的兴利效益.     

面向汛期多任务的水库水资源优化调度研究

该文以面向汛期多任务的水库水资源优化调度为研究对象,探讨了基于多目标优化模型的水库优化调度方法,论文对汛期水库调度进行分期研究,利用多目标理论方法将多目标进行转换,使用动态规划法对汛限水位进行控制,并与传统调度方法进行对比分析,水电站水库优化调度是水电站长期经济运行的中心内容,是管理和控制水库安全可靠性,合理利用水资源、发挥水库综合效益的重要措施,是水电站及其水库长期运行计划的制定和实施的核心问题。相信对从事相关工作的同行能有所裨益。     

葠窝水库汛限水位动态控制域研究与应用

水库汛限水位动态控制域十分关键.预泄能力约束法是目前确定汛限水位动态控制域的主要方法,但在实时防洪调度中可操作性差且未考虑梯级水库群的库容补偿影响.基于此,首先提出有更好可操作性的确定汛限水位动态控制域的分级预泄方法;然后研究了库容补偿对汛限水位的影响.在此基础上,以辽宁省葠窝水库为工程背景,采用分级预泄方法并考虑库容补偿影响确定了葠窝水库的汛限水位动态控制域,并制定了相应的动态控制规则.该成果经松辽流域水利管理委员会批准,并在2005、2006两年的太子河流域防洪调度中得到应用,取得了很好的应用效果.     

提高水库汛限水位的防洪风险分析

为了提高水库的水资源利用率,探讨水库提高汛限水位的可能性,根据东武仕水库1951—2000年入库洪水的统计特征,采用一阶自回归模型对入库洪水进行了模拟,并考虑了泄洪能力的不确定性及不同典型洪水过程和历史特大洪水等因素对东武仕水库汛限水位进行调整分析.研究结果表明,东武仕水库的汛限水位在目前102 m的基础上,可以进行适当的提高,但最多不要超过104 m,而此时库水位超过其设计洪水位106.68 m的风险不超过1.9600/;超过校核洪水位110.70 m的风险为0.0300/,并可增加蓄水约2×107m3,占设计兴利库容的13.800/,增加的经济效益较为可观.     

水库防洪预报预泄调度的风险分析

水库预报预泄调度是水库防洪调度的重要方式之一,它可以提高水库防洪能力．通过分析水库预报预泄调度可能产生的后果,给出了水库预报预泄调度风险率的定义．建立了考虑洪水预报误差情况下入库径流的随机模拟方法．通过大清河流域王快水库和龙门水库实际应用表明,在目前的洪水预报精度情况下,对于10年一遇以下的洪水,对这两座水库进行防洪预报预泄调度要冒汛限水位不能及时恢复的风险,进而可能影响水库的供水需求;而对于20年一遇洪水以上的洪水,对其进行预报预泄调度是非常必要的,所发挥的防洪效益也比较明显．     

溪洛渡-向家坝梯级水库汛末蓄水时间与目标决策研究

针对梯级水库运用过程中蓄水与排沙之间矛盾,本文以溪洛渡-向家坝梯级水库为例,考虑上游修建白鹤滩水库条件,对两座水库汛末蓄水时间进行了优化研究.首先讨论两库蓄水时间调整对梯级水库发电、航运以及泥沙淤积的影响;然后构建梯级水库水沙联调多目标决策模型对两库蓄水时间进行优化决策,得到溪洛渡—向家坝梯级水库蓄水时间与多年平均发电量和库容淤损率之间的非劣解集;最后应用加权理想点评价模型对非劣解进行评价,给出不同目标权重下满足发电和减淤要求的梯级水库最佳蓄水方案.结果表明,(1)增加梯级水库发电量,势必要提前水库汛末蓄水时间,这必以增加库容淤损率为代价;(2)各目标权重不同,最优方案不同.当泥沙目标权重较大时,溪洛渡水库9月21日蓄水比9月11日蓄水好,且泥沙目标权重越大,最优方案对应的向家坝水库蓄水时间越晚;当发电目标权重较大时,溪洛渡水库9月11日比9月21日蓄水好,且发电目标权重越大,最优方案对应的向家坝水库蓄水时间越早.研究成果可为溪洛渡—向家坝梯级水库正式建成后制定合理的调度运用方案提供科学的依据.     

基于小量级降雨预报的水库汛限水位动态控制风险分析

建立基于降雨预报的汛限水位动态控制风险模型,以定量评估动态控制给水库防洪管理带来的风险。统计分析了"无雨"或"小雨"预报的精准性,建立了考虑"无雨"或"小雨"漏报、校核洪水发生的频率、汛限水位控制值域、洪水调度方式等条件下的汛限水位动态控制风险模型,并以近似的频率分布曲线族替代概率分布函数进行模型求解。以汉中市石门水库为例,分析了石门水库的蓄泄能力,提出了流域24小时预报"无雨"时抬高汛限水位至617.5m,预报"小雨"时抬高至617.0m,且"无雨"或"小雨"漏报时采用动态控制的调度方式,其最高洪水位超过水库设计洪水位的理论风险均在可接受范围内。汛限水位动态控制可有效提高雨洪资源的利用率,建立基于降雨概率的调度风险分析模型可定量估计可能发生的风险,为决策者提供参考依据。     

基于决策树方法的水库跨流域引水调度规则研究

目前跨流域引水调度属于常规引水规划调度方式,没有考虑实时信息.利用数据挖掘技术中的决策树方法将水库当前的气象预报信息和下垫面蓄水状态、水库多年的实际运行情况等资料与水库管理者的实际调度经验相结合,提出跨流域引水水库的实时调度规则.研究分三步,即首先选取旬初库水位、GFS预报与实际降雨量,旬前土壤含水状态,以及跨流域引水量等资料构成水库调度数据集;然后利用数据挖掘技术从中提取跨流域引水调度决策树;最后对调度决策树进行检验获取跨流域引水水库实时调度规则.实例计算结果表明,采用决策树跨流域引水调度规则进行水库引水调度,可提高水资源利用效率,增加水库综合效益.研究成果对跨流域引水水库实时调度的深入研究与应用有参考价值.     

提高水库汛限水位动态研究

针对龙河口水库除险加固后主汛期汛限水位偏低,使相当一部分雨洪资源不能得到很好利用的局面,在分析工程运行情况的基础上,考虑大坝安全和下游防洪标准的前提下,分析各种强度暴雨下形成的洪水对动态提高水库汛限水位的风险进行分析。     

解决涝河水库防洪与兴利矛盾的方案分析

涝河水库是一座中型水库，为了更好地解决防洪与蓄水的矛盾，在确保工程安全的前提下尽量多蓄水兴利，针时涝河水库的具体情况拟定了分阶段制定防洪限制水位和利用短期预报超蓄、预泄的汛期防洪调度运行方案。     

分期设计洪水及其计算研究

年最大值法设计洪水，与统计计算的前提相对立.运行管理阶段的水库汛限水位，用年最大值法确定，造成大量不必要的弃水，降低了水库的社会经济效益.本文提出采用分期设计洪水，能较好地解决此类问题.