水庫水沙聯(lián)合調度優(yōu)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(guī)劃設計分院,四川德陽 618000)

水庫水沙聯(lián)合調度優(yōu)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(guī)劃設計分院,四川德陽 618000)

隨著我國社會經濟的發(fā)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(fā)揮著防洪、發(fā)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(fā)揮著極其重要的作用。

水庫水沙 聯(lián)合調度 優(yōu)化

本文通過對水庫水沙聯(lián)合調度現(xiàn)狀進行綜合闡述分析,發(fā)現(xiàn)目前水庫水沙聯(lián)合調度仍存在著問題,而另一方面,水庫水沙聯(lián)合調度優(yōu)化計算存在著各種各樣的復雜性,因此,水庫水沙聯(lián)合調度優(yōu)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(fā)揮水庫的優(yōu)勢以及延長其壽命,為水庫水沙聯(lián)合調度進一步優(yōu)化研究提供相關指導意義。

1 分析目前水庫水沙聯(lián)合調度的現(xiàn)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(fā)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(yōu)化調度研究來看得到一定的發(fā)展,但是關于其研究并不多,以至于國內外對水庫水沙聯(lián)合調節(jié)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(lián)合調度模型進行了探索與求解,但是水庫水沙聯(lián)合進行優(yōu)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(xiàn)有的水庫水沙聯(lián)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(lián)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(xiàn)水庫水沙聯(lián)合調度優(yōu)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(lián)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(lián)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(lián)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(qū)、地貌、人文等環(huán)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(fā)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(xiàn)。

(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(fā)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(fā)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(fā)電、供水工作目標發(fā)送矛盾,因此,水庫排沙效益與發(fā)電效益不能同時實現(xiàn),從而給水庫水沙聯(lián)合調度帶來較大的麻煩。

(3)水庫水沙聯(lián)合調度模擬計算方法具有復雜性。實際上,水庫水沙聯(lián)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(lián)合調度計算時需要對各時段水庫的發(fā)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(fā)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(xiàn)狀

(1)分析陳述水庫泥沙沖淤現(xiàn)象以及規(guī)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(tài),因此,在不同地區(qū)的河流、不同水流流態(tài)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(xiàn)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(tài)有壅水流態(tài)、均勻流態(tài)等很多種。如果按照泥沙淤積形態(tài)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(guī)律為:泥沙淤積總是向不淤積的方向發(fā)展,而泥沙沖刷是向著不沖刷的方向發(fā)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(guī)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(qū)泥沙沖淤規(guī)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(xiàn)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(lián)合調度面臨的巨大的、復雜的問題。因此,對于水庫水沙聯(lián)合調度優(yōu)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(yōu)的調度,從而為進一步完善調度提供指導意義。

[1]曾光明,王薇,謝更新,秦肖生.改進GA法在水污染控制系統(tǒng)多目標規(guī)劃中的應用[J].湖南大學學報(自然科學版),2004(03).

[2]邱桔斐,王瑜,王長海.開闊水域海洋傾倒區(qū)選劃的初步研究——以長江口深水航道治理三期工程疏浚物臨時海洋傾倒區(qū)選劃為例[J].海岸工程,2008(01).

[3]李秀明,何俊仕,汪洋,趙鵬,石 浥 塵.大凌河流域初始水權分配方法比較分析[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境,2010(01).

[4]王文君,郭純青,代俊峰,黃翠秋,王小剛.孤立島嶼的多目標水資源優(yōu)化配置——以廣西潿洲島為例[J].桂林理工大學學報,2012(01).