梯级水库运行期设计洪水理论和方法

人类活动和气候变化显著地改变了河川径流及洪水的时空分配过程，直接影响下游断面的设计洪水。本文综述水库对下游水文情势的影响，提出梯级水库运行期设计洪水理论方法和研究内容；重点探讨非一致性洪水频率分析和基于Copula函数的最可能地区洪水组成法，比较各种方法的实用性；推荐采用运行期设计洪水及汛控水位指导水库调度运行，建议进一步加强水库运行期设计洪水计算理论和方法研究。     

金沙江下游梯级水库运行期设计洪水及汛控水位

研究探讨梯级水库运行期设计洪水计算理论和方法,实现防洪和发电效益最大化。采用t-Copula函数建立各分区洪水的联合分布,通过蒙特卡罗法和遗传算法(GA)推求金沙江下游梯级水库的最可能地区组成;分析计算各水库运行期的设计洪水及汛控水位。结果表明:①最可能地区组成结果合理可靠,可为梯级水库运行期设计洪水的分析计算提供依据;②金沙江下游梯级水库受上游水库调蓄影响显著,向家坝水库1000年一遇设计洪峰15400m^3/s(35%),3d、7d和30d洪量的削减量(削减率)分别为35.6亿m^3(33%)、70.2亿m^3(30%)和85.0亿m^3(11%);③在不降低防洪标准的前提下,下游各水库在运行期汛控水位相比汛限水位可适当抬高,白鹤滩、溪洛渡和向家坝水库的汛控水位(汛限水位)分别为788.82m(785m)、570.67m(560m)和371.36m(370m),汛期年均发电量分别增加2.1%、6.1%和1.4%,年增发电量17.1亿kW·h。     

溃坝洪水特征及计算方法探析

溃坝的发生和溃坝洪水的形成属于非正常和难于预测的事件,计算溃坝洪水的大小可以大致确定水库下游影响范围和到达下游的时间,为溃坝洪水的防范提供依据。本文以甘肃某水库为研究对象,对溃坝洪水进行计算,可计算出下游各断面溃坝洪峰与溃坝水位,确定溃坝洪水淹没范围,并根据下游淹没的重要城镇的社会经济状况,估算下游溃坝淹没损失,最终发现溃坝后果比较严重,而水库实际抗洪能力略低于国家现行规范要求,需采取坝顶加高处理措施,使坝顶高程与溢洪道顶高程齐平,使水库防洪标准达到500 a,保证水库安全运行,为下游重点城市和人民群众提供安全保障。     

梯级水库下游洪水情势的概率描述

一、引言经一个或多个水库调蓄的下泄洪水,较之天然洪水有很大的不同,无论是确定水库下游城市的防洪风险,还是规划下游水利水电工程,都需要正确描述水库下游的洪水情势。梯级水库下游某断面的洪水情势,不仅取决于上游水库的天然来水及水库的调度原则,还与上、下水库之间及下水库至研究断面间的区间洪水特性有关。对只有一个水库的防洪系统来说,《水利水电工程设计洪水计算规范》     

三峡水库1990—2021年洪峰沙峰异步特性分析

泥沙淤积问题是水库能否长期运行的关键，根据洪峰沙峰异步特性进行沙峰排沙调度是减少水库淤积、保持水库库容的有效手段，研究水库洪峰沙峰异步特性具有重要意义。针对现有分析异步特性的方法存在不能反映整体水沙过程异步情况、异步类型分类不明确等局限性，本文基于动态时间规整(DTW)算法，将洪峰沙峰过程图形特征数值化，进而计算异步时长并判断异步类型，以三峡水库1990—2021年的洪水过程为研究对象分析其洪峰沙峰异步特性。研究结果表明：三峡水库与金沙江下游梯级水库修建后，三峡水库坝前沿程各站的沙峰滞后比例增加，且距坝里程越近异步时长减小越多；与传统方法相比，DTW算法考虑了完整的场次洪水水沙变化过程，能有效处理复杂洪水过程，适用性良好，在水库运行管理与排沙调度方面具有应用潜力与发展前景。     

江苏省水库下游洪水风险图的分析与编制

针对水库发生校核洪水和溃坝洪水两种情况,分析了用于计算水库下游淹没范围的几种水文水力学方法及适应条件,解决了如何统计分析洪灾所造成的损失,并最终成功编制了江苏省４６座大中型水库下游洪水风险图。     

三峡工程建成后长江荆江段防洪可靠性探讨

估算水库对下游的防洪作用，是水利工程设计与运用中极为重要的一环，特别是随着人民生活水平的逐渐提高，其重视程度也随之增长。本文通过对水库下游防洪风险的计算，论 水库下游河段由于受水库调节等诸多因素的影响，其水位序列往往不能满足一般的理论分布，而采用Ｍｎｔｅ－Ｃａｒｌｏ方法模拟天然的洪水过程，然后再考虑各种地水位的影响，是解决防洪可靠性问题的有效途径。最后，通过三峡水库下游荆江河段的防洪风险分析，证明     

梅山,鲇鱼山水库联合防洪优化调度系统研究

为了充分发挥大型水库的防洪效用，减轻其下游可道的洪水压力，本文运用动态规划方法，开发了在ＡＳＴ系列微机上运行的淮南史灌河水系梅山、鲇鱼山两 座大型水库的联合防洪优化调度系统，并应用淮河流域“９１．６”洪水进行验算。     

T年一遇水库汛期分期设计洪水问题探讨

作者研究了水库汛期分期设计洪水计算中关键技术-分期洪水频率与重现期关系。经理论分析和实际计算后得出:(1)采用分期洪水频率等于重现期T倒数假定是错误的。由此计算得到的分期设计洪水,一般不是T年一遇,而是T/(K 1)年一遇(其中K为非负整数随机变量)。因此,作为T年一遇设计洪水,一般它是系统偏小的;(2)真实的T年一遇分期设计洪水与T年一遇全年最大设计洪水是相同的。这些都显示:通过应用现时的分期设计洪水来提高水库兴利效益同时,正在冒降低水库防洪标准的风险。     

溃坝洪水分析及影响研究——以陕北地区瑶镇水库为例

为研究溃坝洪水带来的影响,以陕北地区的瑶镇水库为例,采用洪水演进模拟和GIS技术等先进的溃坝分析技术,对水库遭遇五十年一遇洪水下右岸与非溢流坝连接的副坝段溃坝洪水演进过程、水深及淹没范围、流速分布及流速矢量分布展开评估,重点对溃坝洪水对水库下游产生的影响进行分析,从而得出相应结论。研究结果认为:受溃坝洪水影响最大的是瑶镇地区,水流最大流速均发生在主河道区域,五百年一遇洪水淹没范围与五十年一遇洪水淹没面积相比增加明显。瑶镇水库溃坝不会对下游的采兔沟水库安全产生很大影响。研究结果对本区域溃坝洪水及未来研究提供了参考依据。     

水库汛限水位调整与运用

基于对水库汛限水位主要影响因素的系统分析,从洪水资源安全利用的角度出发,阐明了水库汛限水位调整综合分析论证所应遵循的原则,提出了风险设计分析论证的框架、定量分析方法和汛限水位合理调整的论证。最后以海河流域潘家口水库为分析实例,从设计洪水、预报预泄、洪水预报调度方式、上下游防洪设计标准、上游移民淹没及土地退赔线、水库长期运行的风险和效益等多个方面分析论证了水库汛限水位的合理调整方案。     

三峡水库动态汛限水位洪水调度风险指标及综合评价模型研究

汛限水位是综合利用水库运行和调度的重要参数之一,也是协调防洪和兴利矛盾的焦点所在。现行的汛限水位过多地考虑了小概率洪水事件,不能充分挖掘水库汛期的兴利效益,因此,采用动态汛限水位进行调度,对综合利用水库的运行具有重要的理论意义和实用价值。根据三峡水库围堰发电期的调度规程,建立预报预泄调度模型,采用宜昌站1882-2001年汛期实测日流量资料,实现了考虑预报信息的动态汛限水位洪水调度模拟;提出了多目标风险指标体系;计算了9种动态汛限水位方案下的风险指标值,通过综合评价模型对各方案进行比较和优选,得到了相对合理的动态汛限水位方案。     

过水土石围堰下游护坡的溢流设计风险率模型

系统分析河道来流和泄水建筑物结构尺寸的不确定性与过水围堰运行时下游护坡流速水头和设计抗冲流速水头不确定性之间的关系,以及影响围堰下游护坡安全运行的因素。在土石过水围堰最不利流量的分析方法基础上,提出了用围堰下游护坡的流速水头超过设计条件下最不利溢流工况所对应的抗冲流速水头的概率来刻划溢流工况设计风险率。运用可靠性理论的JC法,给出了过水围堰溢流时设计风险率的计算方法,为堰体下游护坡结构及消能防冲设计提供了理论依据。     

沂沭河流域大型水库至下游控制站河道流量演算方案研究

本文对沂沭河流域大型水库至下游控制站的河道流量演算方案进行了系统研究.文中根据马斯京根分段连续流量演算法原理.依据实测库、河中高水资料,分析确定了大型水库至下游控制站之间河段的特征河长及稳定流传播时间关系,建立了由水库泄洪最大流量和中游河道站洪峰流量推求河段代表流量的计算公式.使用本方案,可快速准确地将上游大型水库的泄洪流量过程汇流演算至下游控制站,能够有效提高下游控制站的洪水作业预报精度.     

金沙江下游溪洛渡水库排沙效果及影响因素

溪洛渡水电站自2013年开始直接拦截金沙江的泥沙,其排沙效果对水库运行及下游向家坝和三峡入库泥沙都会造成影响。本文基于水文泥沙及河道断面观测资料,对比分析溪洛渡水库和三峡水库排沙规律异同点,研究溪洛渡水库排沙效果及影响因素。结果表明,2014—2019年溪洛渡水库共计排沙1 490万t,排沙比为3.1%,较设计值和向家坝、三峡水库均明显偏小。溪洛渡水库排沙比偏小主要有3个原因:入库水沙峰值协调性较差、水库长期高水位运行及库区河道二级天然潜坎对泥沙运动的阻隔效应。     

小浪底水库“腾库迎洪”期异重流形成分析

小浪底水库异重流的形成与运行规律是关系黄河调水调沙方案拟定的重要指标。基于现场调研、理论探讨与预测分析结合等手段,明晰了2018年"腾库迎洪"期小浪底水库来水来沙过程,根据水库调度与库区淤积形态等边界条件,观测了异重流的形成与运行,采用基于流速分布的水库异重流潜入点预测公式进行了计算分析。结果表明:2018年7月库区产生的剧烈冲刷,在潜入点处发生大量淤积,水深大幅减小,引起潜入点下移;潜入点位置随入库水沙增大、坝前水位降低及库区淤积的推进向坝前移动,计算与实测结果反映了该变化过程。     

小浪底水库“腾库迎洪”期异重流形成分析

小浪底水库异重流的形成与运行规律是关系黄河调水调沙方案拟定的重要指标。基于现场调研、理论探讨与预测分析结合等手段,明晰了2018年“腾库迎洪”期小浪底水库来水来沙过程,根据水库调度与库区淤积形态等边界条件,观测了异重流的形成与运行,采用基于流速分布的水库异重流潜入点预测公式进行了计算分析。结果表明:2018年7月库区产生的剧烈冲刷,在潜入点处发生大量淤积,水深大幅减小,引起潜入点下移;潜入点位置随入库水沙增大、坝前水位降低及库区淤积的推进向坝前移动,计算与实测结果反映了该变化过程。     

How to update design floods after the construction of small reservoirs and check dams: A case study from the Daqinghe river basin,China

Several small reservoirs and a large number of check dams had been constructed in the Wangkuai reservoir watershed after 1970s, and flood time series lacked stationarity, which affected the original design flood hydrographs for the Wangkuai reservoir. Since the location, storage capacity and drainage area of the large number of check dams were unknown, we present a method to estimate their total storage capacities (TSC) and total drainage areas (TDA) by using the recorded rainstorm and flood data. On the basis of TSC and TDA, the flood events which occurred in an undisturbed period were reconstructed under current conditions to obtain a stationary flood series. A frequency analysis was subsequently performed to assess the design flood peak and volume for both small and medium design floods with a 10–200 year return period. For large and catastrophic floods, it was assumed that the upstream check dams and small reservoirs would be destroyed, and water stored in these hydraulic structures were re-routed to the Wangkuai reservoir by unit hydrograph. The modified flood peak and volume decreased for floods with a 10–200 year return period when compared to the current design flood. But for large design floods with a return period exceeding 500 years, peak discharge increased. This study provides a new method for design flood calculation or modification of the original design flood in watersheds with a large number of check dams.