水库水沙联合调度优化方法与应用研究

王利科

(四川省水利水电勘测设计研究院规划设计分院,四川德阳 618000)

水库水沙联合调度优化方法与应用研究

王利科

(四川省水利水电勘测设计研究院规划设计分院,四川德阳 618000)

随着我国社会经济的发展以及科学技术的突飞猛进,全国各大河流都建立了水库工程,水库不仅发挥着防洪、发电的作用,而且还承担着供水的性能,因此,水库在汛期的时候发挥着极其重要的作用。

水库水沙 联合调度 优化

本文通过对水库水沙联合调度现状进行综合阐述分析,发现目前水库水沙联合调度仍存在着问题,而另一方面,水库水沙联合调度优化计算存在着各种各样的复杂性,因此,水库水沙联合调度优化方法需要进一步探讨已完成的研究以及从丰富的积累经验进行中推算出最佳调度,从而更好的发挥水库的优势以及延长其寿命,为水库水沙联合调度进一步优化研究提供相关指导意义。

1 分析目前水库水沙联合调度的现状

水库调沙是美国学者葛罗同、萨凡奇二人在1946年做治理黄河报告提出的设想,此种设想是利用八里胡同来进行控制洪水,并且利用洪水来发电,在坝底进行设置一个一年一次排沙的设备。就目前水库优化调度研究来看得到一定的发展,但是关于其研究并不多,以至于国内外对水库水沙联合调节尚还没有成熟的方法。近年来,我国相关研究者针对水库水沙联合调度模型进行了探索与求解,但是水库水沙联合进行优化调度具有复杂性,以至于目前还没有较成熟的计算方法,因此,本文就过去的研究经验、理论将现有的水库水沙联合调度过程中存在的问题以及难点进行分析陈述,将水库水沙联合调度研究上的成果进行综合集成,探讨改进其模拟的方法或措施,从而为实现水库水沙联合调度优化技术提供相应的支持。

综上所述,国内各相关人士对水库水沙联合调度技术作出大量的研究,从而为理论基础以及技术经验提供借鉴意义。

2 分析水库水沙联合调度目前主要存在的问题

根据国内外相关研究者对水库水沙联合调度进行大量的研究,但是其具有较高的复杂性以及特殊性,以至于今天仍还有很多难点困扰着我们。

(1)陈述水沙特殊性。由于水沙所处的地区、地貌、人文等环境的不同,从而导致其具有不同性质。另外,泥沙效应较滞后于水流,水库的泥沙主要来源于汛期,而汛期期间,我们主要工作是防洪,如何保障水坝安全以及下游居民人身财产的安全。虽然在汛期期间带来较多的泥沙,但是如何在较复杂的汛期期间完成防洪、排沙、发电等工作目标？因此,汛期水沙的特殊性决定着以上工作目标难以实现。

(2)水库具有多目标特性,多种运用方案难以权衡。由于水库的主要作用是为了防洪、发电、供水等,其具有多目标特性。另外,在汛期来临时,为了水库发挥更好的性能以及保证使用寿命将水库的综合效益最大化,而水库排沙需要在坝底进行,以至于水库排沙工作与水坝发电、供水工作目标发送矛盾,因此,水库排沙效益与发电效益不能同时实现,从而给水库水沙联合调度带来较大的麻烦。

(3)水库水沙联合调度模拟计算方法具有复杂性。实际上,水库水沙联合调度模拟计算具有两个不一样的学科,即水库泥沙冲淤模拟与水库调度。在进行水库泥沙冲淤模拟计算时,其时段、断面划分通常不同于水库调度划分,因此,造成计算困难。另一方面,进行水库水沙联合调度计算时需要对各时段水库的发电量计算,而且还要计算各时段下水位下的泥沙淤积量。然而泥沙淤在发生汛期时会产生累积效应,因此,其计算过程是相当的复杂。

3 分析水库泥沙的研究现状

(1)分析陈述水库泥沙冲淤现象以及规律。由于水库泥沙存在着河流影响的泥沙运动以及水流状态,因此,在不同地区的河流、不同水流流态下其挟沙能力都不一样。通常所看的的河床就是由泥沙运动而实现的,泥沙堆积越高则河床的位置就越高,但是随着泥沙的冲击则其高度就被降低。水库中水流形态有壅水流态、均匀流态等很多种。如果按照泥沙淤积形态纵剖面划分,则分为三角形淤积、锥形淤积、带状淤积。而水库泥沙冲淤规律为:泥沙淤积总是向不淤积的方向发展,而泥沙冲刷是向着不冲刷的方向发展。

(2)分析水库泥沙研究的主要途径。水库泥沙冲淤计算方法有以下三种:第一,估算水库库容淤积总量以及其变化过程;第二,通过掌握水库淤积的规律,从而得到淤积相关参数;第三,通过河流动力学推算水沙数学模型,前两种方法属于经验型方法,算法比较简单,但是难以反映真正水库淤积情况。

4 介绍水库水沙调度运用方式

4.1 关于水库水沙调度方式的分类

(1)蓄清排浑运用方式。在汛期期间,将水库中的水进行放空,通过蓄清排浑这种方式可以使得水库河道与天然情况接近,等到汛期过后,便开始蓄水,蓄水期间的淤积量到第二年再重复进行蓄清排浑这种方式,此种方法大大提高了水库的使用寿命。

(2)拦洪蓄水运用方式。这种方式适用于含沙量较少、库容量较大的水库,常用于我国南方河流上。

4.2 分析水库水沙调度方式的选取

通过综合考虑水库所承担的任务、来水来沙特性、库区泥沙冲淤规律等因素,来选取最为合理的运行方式。而对于水库水沙调度方式选取来说,首先要考虑到自身水库的特点,其次进行水库水沙调度时要选择适当的水沙调度方式,其不仅要结合考虑水库的任务而且要根据当地河流特点来选择有效的水沙调度方式。

5 结语

本文通过对分析目前水库水沙调度的现状、水库泥沙存在的情况以及存在的问题进行分析阐述,从而得知水库水沙联合调度面临的巨大的、复杂的问题。因此,对于水库水沙联合调度优化方法来说,可以通过以往的研究的成果以及积累的经验进行综合分析出最优的调度,从而为进一步完善调度提供指导意义。

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