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(jīng)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(jīng)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(jīng)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(jīng)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(jù)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(chǎn)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(chǎn)生累積效應,因此,其計算過程是相當?shù)膹碗s。

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(shù);第三,通過河流動力學推算水沙數(shù)學模型,前兩種方法屬于經(jīng)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?shù)乃痴{度方式,其不僅要結合考慮水庫的任務而且要根據(jù)當?shù)睾恿魈攸c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(jīng)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).