大型复杂引水系统运行调度仿真模型研究

万家寨引黄工程运行调度系统是一个大型复杂引水系统.本文以该系统为背景,建立水资源供需分析、水库调度、地下水资源调蓄、水力瞬变输水过程、水文与工程数据采集处理等三个层次的计算机仿真模型,提出"水资源可持续利用量"的概念,研究系统的合理调度方案和特性参数以及满足未来用水需求,保证环境生态逐步恢复的管理策略,促进供水区水资源的可持续利用.     

基于“数字水调”规划的黄河水量调度方案编制

在“数字水调”规划下,将自适应控制思想引入黄河水调方案编制工作中,研究开发了黄河水量调度方案的自适应编制法。该法能够跟踪适时数据,计算分析系统状态,及时调整调度期内水库泄流计划以及用户引水计划,以达到“防凌、防断流、公平分水”的调度目标。运用该法编制了2001至2002调度年的水调方案并与当年实际调度方案进行了对比,结果显示自适应方案编制法能够快速高效的编制年、月、旬方案,编制的方案完全满足调度要求。     

跨流域引水后碧流河水库不同来水年的调入水量研究

以大伙房水库输水应急入连工程为研究背景,其受水水库—碧流河水库为研究对象,通过长系列历史资料的模拟说明跨流域引水后碧流河水库引水与供水联合调度图与调度规则的合理性。基于该引水与供水联合调度图与调度规则,结合历史长系列资料模拟结果,并考虑不同来水年及其年内分配、不同初始蓄水状态等主要影响因素进行不同频率来水典型年的模拟,研究跨流域引水后碧流河水库不同来水年所需大伙房水库输水工程的调入水量问题。研究成果可为碧流河水库制定跨流域引水计划与供水计划提供科学依据。     

大规模跨流域水库群供水优化调度规则

针对大规模跨流域供水水库群联合调度中调水、引水、供水三者之间的复杂性、动态性和不确定性的特点,在二层规划模型的基础上,应用博弈论原理,建立跨流域水库群供水调度规则的三层规划模型,提出调水规则、引水规则和供水规则相结合的跨流域水库群优化调度规则,从深层次揭示跨流域供水水库群之间的主从递阶层次的独立性及相互关联性;并应用基于免疫进化的粒子群算法对模型进行分层优化求解。以滦河下游跨流域水库群为对象进行研究,计算结果表明:① 减少了水量损失,提高了水资源的利用率;② 提高了供水区唐山、天津的供水保证率,降低了缺水破坏深度。     

三峡水库生态调度目标研究

水库生态调度研究是当前国内外河流生态恢复研究中的热点问题。针对三峡水库具体情况,指出了现行水库调度存在的生态问题,进而以水库下游宜昌站作为分析对象,主要从维持天然河道内环境流量和有利于水库下游中华鲟和四大家鱼产卵繁殖的角度,确定了三峡水库生态调度目标,主要包括三峡水库下游河道内环境流量调度目标以及中华鲟和四大家鱼产卵繁殖期水库调度目标。三峡水库生态调度目标的确定可为三峡工程正式运行后制定合理的调度运用方案提供参考。     

千岛湖配水工程对钱塘江河口盐水入侵影响

杭州市第二水源千岛湖配水工程（简称配水工程）的实施将引起富春江水库下泄流量及过程改变,从而对钱塘江河口盐水入侵产生影响。建立考虑涌潮作用的二维盐度数值模型,在验证钱塘江河口潮位和盐度的基础上,预测配水工程实施对河口盐水入侵距离和重要取水口含氯度超标时间的影响。研究表明:配水工程实施后,上游富春江水库若按现状调度方案,对枯水年影响大,咸水上溯距离增加3.7 km,沿岸取水口的可取水时间缩短0.2~3.6 d,丰、平水年盐水入侵和引水前相当;通过水库的优化调度,可基本消除枯水年引水造成的盐水入侵影响。为减少配水工程实施的盐水入侵影响,采用水库的优化调度模式是必要的。     

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。     

三峡水库汛末蓄水时间与目标决策研究

针对三峡水库运行中存在的防洪、发电与航运之间的矛盾,研究了汛末不同蓄水方案下,三峡水库的防洪风险、发电以及上下游航运效益的变化情况;通过寻求水库防洪、发电及航运之间的相互关系,建立水库水沙联合调度模型,对三峡水库汛末蓄水时间和方式进行了多目标决策;应用加权均衡规划排序模型对非劣方案进行评价,给出了三峡水库汛末蓄水运行的最佳方案,为三峡工程正式建成后制定合理的调度运用方案提供科学依据。     

耦合长期预报的跨流域引水受水水库调度模型

为提高跨流域引水工程受水水库引水有效性,研究了耦合长期径流预报信息的跨流域引水受水水库调度模型。首先选取汛期径流预报信息,采用径流预报概率修正先验概率来描述径流的不确定性,建立了贝叶斯随机动态规划模型(BSDP-LTF)。然后将模型应用于碧流河水库,并与仅考虑径流相关的随机动态规划模型(SDP-I)、仅考虑长期预报信息的随机动态规划模型(SDP-LTF)进行比较。比较结果得出在供水保证率基本一致且不增加调度风险的情况下,BSDP-LTF模型相比SDP-I、SDP-LTF模型,可分别减少引水8.2%、4.1%。表明贝叶斯随机动态规划模型BSDP-LTF有效改进了径流描述,提高了跨流域引水的有效性。     

永定河流域多水源配置与水库群优化调度

针对流域水资源系统中以“面”为主的多水源配置和以“线-点”为主的水库群调度耦合问题,提出多水源配置与水库群优化调度相耦合的二层结构方法。以永定河流域为研究实例,提出包括供水规则、引水规则、多水源供水策略以及共同供水任务分配策略的多水源配置与调度规则,以此建立多水源配置与水库群优化调度模型,分析多水源供水和不同需水情景下的调度方案,以及最优方案下的供水效益。结果表明：永定河流域考虑本地水、引黄水、南水北调水和再生水的多水源供水与节水相结合的情景方案为最优方案,生活用水保证率均大于99%,工业用水保证率均大于97%,灌溉分区供水保证率为76.7%～90.2%(除桑干河上游外),三家店断面生态供水保证率为96.3%;通过多水源供水和节水策略,可以极大地改善用水户的供水效益和保障三家店断面生态水量需求。本文方法可为流域多水源配置与水库群优化调度研究提供借鉴。     

多种水资源联合利用调度技术与措施研究

在对项目实施区域水资源分布特点和水资源利用中存在的一系列问题进行前期调研及分析总结的基础上,通过地下水多年调节,采取地表水、地下水和土壤水相结合以及区内水源和区外引水相结合的调控措施,提出了在项目实施区实施多种水源联合利用与调度技术方案,通过非工程措施和工程措施的配套建设,实现了多种水源联合利用。     

跨流域引水受水水库最优调度决策的理论分析

针对跨流域调水工程的实时调度决策问题,考虑受水水库的供水效益与引水成本,建立受水水库实时调度的理论分析框架,制定最优引、供水决策,分析预报不确定性对调度决策的影响,提出预报信息可利用准则。辽宁省大伙房应急入连工程的应用表明:若受水水库可用水量较少,引水后水库当前时段供水效益与时段末蓄水效益均增加,最优决策满足引水边际成本、供水边际效益与蓄水边际效益三者相等;随受水水库可用水量增多,水库按需供水,引水仅提升蓄水效益,最优决策使引水边际成本等于蓄水边际效益。若水库期望蓄水量较小,水库缺水概率较大,预报信息可利用性取决于可接受缺水风险;反之,水库弃水概率较大,预报信息可利用性取决于可接受弃水风险。     

不同位置截潜引水工程效果综合评价

截潜工程是解决枯水期河流断流不能满足正常设计要求的常用措施之一,如何合理确定截潜引水工程的位置具有十分重要的理论与实际意义。在拟定截潜引水工程区水文地质模型和边界条件的基础上,运用数值模拟的方法,对河南省郏县广阔渠截潜引水工程区渗流场特征进行了研究。研究表明：截潜工程实施后,从截潜流量,截潜所引起的盐渍化、沼泽化及社会影响等方面综合考虑,方案二的截潜效果优于方案一,这一结论为截潜引水工程的位置选择提供了理论依据。     

基于数值模拟的区域水量水质联合调度研究

针对太湖流域存在的主要水问题,在引江济太原型试验引分水控制模式分析的基础上,建立了区域水量水质模拟与调度的耦合模型。针对模型优化的复杂性,对水量水质数值模拟的格式算法、优化调度的目标函数及约束条件、模拟与优化模型的协调衔接等关键环节,提出了合理可行的处理方法。应用研究中,针对引江济太原型试验中暴露的引水分配不合理问题,研究了特定时段内望虞河引水的合理调度,并重点分析不同工况下调水对太湖水生态环境的影响。计算结果表明,所建立的模型是可行的,对区域水量水质联合模拟与调度有一定的借鉴价值。     

基于流域水资源合理配置的塔里木河流域生态调度研究

塔里木河流域近期综合治理已近尾声,众多山区水库及水电开发建设将大规模展开,开展流域生态调度对巩固综合治理已取得的成效,强化水资源统一管理,构建和谐流域具有重要的现实意义. 基于流域已确定实施的水资源分配方案和近10 a来的生态输水实践,分析了生态调度与水资源合理配置的关系以及流域生态调度关键问题、主要技术路线和基本框架结构,计算了流域生态调度关键控制断面阿拉尔断面生态流量,探索了源流区、干流中上游、干流下游生态调度的目标和措施,提出了源流"集中同步组合"、干流"分段耗水控制"、干流下游"地下水位调控"的生态调度方案,以期为流域水资源统一管理、控制性水利工程运行管理和流域生态环境保护提供参考依据.     

阿克苏地区地下水资源与水盐调控分析

根据水和盐分运移平面模型和剖面模型运行结果，确定该区形成盐碱化的潜水水位的临界深度为2．2m。根据地下水位的理深和形成盐碱化的程度，划分出六个区域。在可能导致盐碱化加剧的区域采用以开采地下水为主，以降低地下水位；在有可能出现盐碱化地区，以采用地表水和地下水相结合的灌溉方式；在地下水位埋藏较深(＞5m)的地区，以地表水灌溉为主。从控制盐碱化和保证农业可持续发展出发，以环境、经济、技术和水动力条件为约束条件，以最大限度利用水资源为目标，建立了该区地表水和地下水联合调度的优化模型，确定出各区地下水的最优开采量和地表水的合理引水量，制定出保汪农业可持续发展条件下，水资源最优开发方案。     

淮河临淮岗洪水控制工程洪水调度模型研究

为了建立临淮岗工程洪水调度运行模型,建立了淮河中游润河集至鲁台子区段一维和二维嵌套式洪水演进模型,利用1982年和1991年实测洪水过程,验证所建立的数学模型。验证结果表明,所采用的数学模型能够较好地预报洪水演进过程,可为临淮岗工程运行调度方案确定提供科学依据。     

某引水式电站引水发电系统布置方案比较

引水式电站主要利用水道集中水头进行发电,引水发电系统布置尤为重要。针对引水发电系统布置型式进行综合比较,从地形地质条件、施工条件、建筑物布置、投资等多方面最终选定推荐方案。结果可知:通过比较可知:地面厂房较地下厂房投资高。而方案一布置通过低压尾水洞,更好地适应了支流深切河谷的地形地质条件,优势较为明显。研究结果为同类型工程设计提供参考。     

调水前后对河流生态水质的影响探讨

探讨了城市调水工程中调水建筑物对河流生态系统的影响,以及具体调水系统对城市主要河网水质的影响。得出:大坝等水利工程对河流的割开以及局部区域气候的改变,城市引水工程常常会破坏影响河流生态系统的生物多样性。并利用MIKE11建立某市水动力和水质模型,数值模拟和分析了城市调水系统对水质的影响,结果表明通过科学的调度运行,城市主要河网中水质能得到一定改善。     

基于GIS的黄水河地下水库实时调度管理系统与数值模拟研究

建设地下水库是我国北方特别是沿海地区解决水资源短缺的有效途径之一。本文依据龙口市黄水河地下水库的运行管理需要，建立了基于GIS的地下水库实时调度管理信息系统及数值模拟模型。对地下水库进行了调蓄调控模拟计算．为地下水库制定合理的调度运行管理方案和补源工程规划提供了科学依据。