水庫水沙聯合調度優化方法與應用研究

王利科

(四川省水利水電勘測設計研究院規劃設計分院,四川德陽 618000)

水庫水沙聯合調度優化方法與應用研究

王利科

(四川省水利水電勘測設計研究院規劃設計分院,四川德陽 618000)

隨著我國社會經濟的發展以及科學技術的突飛猛進,全國各大河流都建立了水庫工程,水庫不僅發揮著防洪、發電的作用,而且還承擔著供水的性能,因此,水庫在汛期的時候發揮著極其重要的作用。

水庫水沙 聯合調度 優化

本文通過對水庫水沙聯合調度現狀進行綜合闡述分析,發現目前水庫水沙聯合調度仍存在著問題,而另一方面,水庫水沙聯合調度優化計算存在著各種各樣的復雜性,因此,水庫水沙聯合調度優化方法需要進一步探討已完成的研究以及從豐富的積累經驗進行中推算出最佳調度,從而更好的發揮水庫的優勢以及延長其壽命,為水庫水沙聯合調度進一步優化研究提供相關指導意義。

1 分析目前水庫水沙聯合調度的現狀

水庫調沙是美國學者葛羅同、薩凡奇二人在1946年做治理黃河報告提出的設想,此種設想是利用八里胡同來進行控制洪水,并且利用洪水來發電,在壩底進行設置一個一年一次排沙的設備。就目前水庫優化調度研究來看得到一定的發展,但是關于其研究并不多,以至于國內外對水庫水沙聯合調節尚還沒有成熟的方法。近年來,我國相關研究者針對水庫水沙聯合調度模型進行了探索與求解,但是水庫水沙聯合進行優化調度具有復雜性,以至于目前還沒有較成熟的計算方法,因此,本文就過去的研究經驗、理論將現有的水庫水沙聯合調度過程中存在的問題以及難點進行分析陳述,將水庫水沙聯合調度研究上的成果進行綜合集成,探討改進其模擬的方法或措施,從而為實現水庫水沙聯合調度優化技術提供相應的支持。

綜上所述,國內各相關人士對水庫水沙聯合調度技術作出大量的研究,從而為理論基礎以及技術經驗提供借鑒意義。

2 分析水庫水沙聯合調度目前主要存在的問題

根據國內外相關研究者對水庫水沙聯合調度進行大量的研究,但是其具有較高的復雜性以及特殊性,以至于今天仍還有很多難點困擾著我們。

(1)陳述水沙特殊性。由于水沙所處的地區、地貌、人文等環境的不同,從而導致其具有不同性質。另外,泥沙效應較滯后于水流,水庫的泥沙主要來源于汛期,而汛期期間,我們主要工作是防洪,如何保障水壩安全以及下游居民人身財產的安全。雖然在汛期期間帶來較多的泥沙,但是如何在較復雜的汛期期間完成防洪、排沙、發電等工作目標？因此,汛期水沙的特殊性決定著以上工作目標難以實現。

(2)水庫具有多目標特性,多種運用方案難以權衡。由于水庫的主要作用是為了防洪、發電、供水等,其具有多目標特性。另外,在汛期來臨時,為了水庫發揮更好的性能以及保證使用壽命將水庫的綜合效益最大化,而水庫排沙需要在壩底進行,以至于水庫排沙工作與水壩發電、供水工作目標發送矛盾,因此,水庫排沙效益與發電效益不能同時實現,從而給水庫水沙聯合調度帶來較大的麻煩。

(3)水庫水沙聯合調度模擬計算方法具有復雜性。實際上,水庫水沙聯合調度模擬計算具有兩個不一樣的學科,即水庫泥沙沖淤模擬與水庫調度。在進行水庫泥沙沖淤模擬計算時,其時段、斷面劃分通常不同于水庫調度劃分,因此,造成計算困難。另一方面,進行水庫水沙聯合調度計算時需要對各時段水庫的發電量計算,而且還要計算各時段下水位下的泥沙淤積量。然而泥沙淤在發生汛期時會產生累積效應,因此,其計算過程是相當的復雜。

3 分析水庫泥沙的研究現狀

(1)分析陳述水庫泥沙沖淤現象以及規律。由于水庫泥沙存在著河流影響的泥沙運動以及水流狀態,因此,在不同地區的河流、不同水流流態下其挾沙能力都不一樣。通常所看的的河床就是由泥沙運動而實現的,泥沙堆積越高則河床的位置就越高,但是隨著泥沙的沖擊則其高度就被降低。水庫中水流形態有壅水流態、均勻流態等很多種。如果按照泥沙淤積形態縱剖面劃分,則分為三角形淤積、錐形淤積、帶狀淤積。而水庫泥沙沖淤規律為:泥沙淤積總是向不淤積的方向發展,而泥沙沖刷是向著不沖刷的方向發展。

(2)分析水庫泥沙研究的主要途徑。水庫泥沙沖淤計算方法有以下三種:第一,估算水庫庫容淤積總量以及其變化過程;第二,通過掌握水庫淤積的規律,從而得到淤積相關參數;第三,通過河流動力學推算水沙數學模型,前兩種方法屬于經驗型方法,算法比較簡單,但是難以反映真正水庫淤積情況。

4 介紹水庫水沙調度運用方式

4.1 關于水庫水沙調度方式的分類

(1)蓄清排渾運用方式。在汛期期間,將水庫中的水進行放空,通過蓄清排渾這種方式可以使得水庫河道與天然情況接近,等到汛期過后,便開始蓄水,蓄水期間的淤積量到第二年再重復進行蓄清排渾這種方式,此種方法大大提高了水庫的使用壽命。

(2)攔洪蓄水運用方式。這種方式適用于含沙量較少、庫容量較大的水庫,常用于我國南方河流上。

4.2 分析水庫水沙調度方式的選取

通過綜合考慮水庫所承擔的任務、來水來沙特性、庫區泥沙沖淤規律等因素,來選取最為合理的運行方式。而對于水庫水沙調度方式選取來說,首先要考慮到自身水庫的特點,其次進行水庫水沙調度時要選擇適當的水沙調度方式,其不僅要結合考慮水庫的任務而且要根據當地河流特點來選擇有效的水沙調度方式。

5 結語

本文通過對分析目前水庫水沙調度的現狀、水庫泥沙存在的情況以及存在的問題進行分析闡述,從而得知水庫水沙聯合調度面臨的巨大的、復雜的問題。因此,對于水庫水沙聯合調度優化方法來說,可以通過以往的研究的成果以及積累的經驗進行綜合分析出最優的調度,從而為進一步完善調度提供指導意義。

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