浅析巴家咀水库泥沙淤积成因及对策

巴家嘴水库位于庆阳市境内 ,由于泥沙淤积 ,水库库容锐减 ,探讨该水库的水沙规律 ,对实施科学的水沙调度 ,延长黄土高原型水库寿命具有一定的借鉴作用。一、水库概况及防洪现状巴家嘴水库位于庆阳市泾河一级支流蒲河中游 ,为均质黄土坝 ,1 962年建成运用 ,坝高 5 8m ,后经 1 965年、1 972年两次加高 ,现坝高 74m ,总库容 5 .1 1亿 ,控制流域面积 3 5 2 2 ,是一座集防洪、灌溉、城市供水及发电为一体的综合性水库 ,其枢纽主要由土坝、一条输水洞、两条泄洪洞组成。根据 2 0 0 3年 1 2月实测库容 ,泥沙淤积 3 .3 3亿 ,剩余调洪库容 1 .78亿…     

千河冯家山水库淤积数学模型的研究

利用千河千阳水文站1957～1993年的水沙资料及冯家山水库的运用方式,建立了冯家山水库淤积数学模型。在数学模型验证的基础上,得到了冯家山水库未来50年内的淤积过程、淤积总量及分布。其中水库将淤积1.71亿m3,推移质淤积占0.259亿m3,悬移质淤积占1.45亿m3;有效库容由2.86亿m3损失到1.43亿m3,死库容由0.91亿m3损失到0.33亿m3,从而导致冯家山水库调节系数降低,大大减小调节能力。     

汾河水库上游水土流失的治理途径

黄土高原地区水土流失严重,1958年修建的山西省汾河水库,到1984年已被泥沙淤积3.06亿m~3,占总库容42.5％。本文根据水文资料,应用灰色系统理论,对汾河水库泥沙淤积进行了预测分析。结果表明:按目前水库上游水土保持进展速度及水库调度运用方式,到2000年水库库容将被泥沙淤积63.1％;到2020年汾河水库将完全失去效益。为了延长水库寿命,确保太原市人民生活及工农业用水,提出了改变水库调度运用方式及治理水库上游水土保持的八点建议。     

不同围岩中软弱夹层对洞室围岩稳定性的影响

【目的】针对传统优化方法在水库优化调度计算中存在的"维数灾"和早熟等问题,建立新的优化算法模型。【方法】在PSO算法的基础之上,引入小生境和交叉选择算子,对寻优过程中的个体历史最好位置进行多样化处理,提出基于小生境和交叉选择算子的粒子群(NCSPSO)算法,建立基于NCSPSO算法的水库优化调度模型,并给出具体求解步骤,最后将该方法和基本PSO算法对比应用于具体水库的调度计算中。【结果】实例优化调度计算表明,NCSPSO算法计算时间较短,寻优能力强,用其进行的水库优化调度决策可以有效提高水库的总发电量。【结论】NCSPSO算法为水库优化调度提供了一条新途径。     

基于小生境和交叉选择粒子群算法的水库优化调度研究

【目的】针对传统优化方法在水库优化调度计算中存在的维数灾和早熟等问题,建立新的优化算法模型。【方法】在PSO算法的基础之上,引入小生境和交叉选择算子,对寻优过程中的个体历史最好位置进行多样化处理,提出基于小生境和交叉选择算子的粒子群(NCSPSO)算法,建立基于NCSPSO算法的水库优化调度模型,并给出具体求解步骤,最后将该方法和基本PSO算法对比应用于具体水库的调度计算中。【结果】实例优化调度计算表明,NCSPSO算法计算时间较短,寻优能力强,用其进行的水库优化调度决策可以有效提高水库的总发电量。【结论】NCSPSO算法为水库优化调度提供了一条新途径。     

梯级水库优化调度模型的蚁群系统(ACS)算法求解研究

【目的】对梯级水库调度模型的动态、高维、非线性、复杂优化问题进行求解。【方法】在传统蚂蚁系统的基础上,将蚁群系统中的蚁密、蚁量系统的局部更新和蚁周系统的全局更新有机结合,提出了一种求解梯级水库优化调度模型的改进蚁群算法,即蚁群系统(ACS)算法,采用ACS算法对乌江梯级水库进行了优化调度实例研究。【结果】ACS算法兼顾了计算的时间和精度,优化得乌江梯级发电量为96.538亿kW·h,相比利用动态搜索算法求解的乌江梯级发电量95.882亿kW·h略大,但均接近于乌江梯级设计多年平均发电量100.21亿kW·h。【结论】采用ACS算法可快速求解乌江梯级水库优化调度模型,并可得到满意的结果,说明该优化算法是合理、可行的。     

多泥沙河流供水水库水沙联合优化调度的研究与应用

【目的】分析多泥沙河流供水水库中供水与排沙减淤之间的矛盾,为此类水库合理调度运行方式的确定提供技术支撑。【方法】运用水沙数学模型与优化理论的基本思想,构建多泥沙河流供水水库水沙联合优化调度耦合模型,并将该模型应用于亭口水库这一典型多泥沙河流供水水库调度运行方式的优化比选研究中。【结果】成功构建了多泥沙河流供水水库水沙联合优化调度耦合模型,该模型由水库优化调度动态规划子模型及泥沙冲淤计算子模型2部分构成,子模型之间通过参数及数据的相互传递,实现对模型定解条件的影响,从而组成一个耦合模型。该模型在亭口水库调度运行方式优化比选研究的应用表明,亭口水库适宜采用"蓄水运用,汛期低水位相机排沙"的调度运行方式。【结论】所构建模型具有较强的合理性及较广的适用性,为多泥沙河流水库水沙联合调度运行方式的制定提供了一条行之有效的解决途径。     

清河水库流域暴雨洪水特性分析

分析了清河水库流域在1961—2010年发生的60场暴雨洪水,从中总结分析出该流域暴雨洪水的类型、特性、发生规律等,以便发挥历史暴雨洪水在实时洪水预报和防洪调度决策中的作用,提高洪水预报精度和防洪效益。     

水库防洪实时调度决策模糊推理神经网络模型与应用

水库防洪实时调度决策方法是研究水库调度问题的主要内容。针对传统方法研究不系统、不全面、不能综合利用所有信息、不具有学习功能等缺点,提出水库防洪实时调度决策模糊推理神经网络模型,它在一定程度上较好地解决了这个问题。计算实例大伙房水库75704次、85804次洪水调度取得了比较理想的效果。     

清河水库流域暴雨洪水特性分析

分析了清河水库流域在1961—2010年发生的60场暴雨洪水,从中总结分析出该流域暴雨洪水的类型、特性、发生规律等,以便发挥历史暴雨洪水在实时洪水预报和防洪调度决策中的作用,提高洪水预报精度和防洪效益。     

水库洪水调度多目标决策方法及应用

针对水库洪水调度多目标决策中专家主观思维模糊、决策信息不完备的问题,提出了一种基于模糊集理论的水库洪水调度多目标决策方法。该方法首先通过迭代计算得到了符合实际要求、便于程序化实现的目标权重。然后,根据得到的目标权重确立了满足精度要求的目标综合决策值和模糊划分,根据计算结果判定各决策方案所属类别和优劣排序,得到了既兼顾主观偏好又满足客观属性的决策方案。实例结果表明了提出的基于模糊集理论的多目标决策方法对水库洪水调度是简便而有效的。     

灰色随机多准则的水库洪水调度群决策方法及应用

【目的】建立基于灰色随机多准则的群决策方法,为处理水库洪水调度决策中的不确定信息提供参考。【方法】利用区间数可能度将水库当前所处状态的区间概率转化为点概率,结合区间偏好的群集结法,将概率为区间数、准则值为区间灰数的灰色随机多准则水库洪水调度问题转化为无风险决策问题,计算各备选方案在正负理想方案上的灰色隶属度,以及方案准则值的加权相对灰度,根据区间灰数公式对决策方案进行排序,建立基于灰色随机多准则的水库洪水调度群决策方法。【结果】实例计算表明,该方法有效地解决了水库洪水调度中概率为区间数、准则值为区间灰数的灰色随机多准则问题。【结论】所构建的基于灰色随机多准则的群决策方法,具有一定的有效性和合理性,为水库洪水合理、科学的调度提供了一条有效途径。     

大伙房水库防洪优化调度研究

根据大伙房水库的特点，建立了大伙房水库防洪优化调度模型，模型适应了水库错峰调度的需要。调度模型采用离散微分动态规划法进行求解，不但缩短了求解时间，而且计算得到的最优泄量过程较均匀，减小了下游的洪灾风险。此外，通过采用模糊优选方法，较好地解决了多目标方案的优选问题，为实时调度提供科学的决策支持，从而进一步提高了水库的防洪效益。     

石泉水库主汛期拦蓄洪尾运用方式研究

针对现阶段石泉水库主汛期洪水调度方式的不合理之处,提出了主汛期拦蓄洪尾超蓄运用的调度方式,并分析了其在石泉水库应用的可行性,且在风险分析的基础上,结合气象有雨无雨定性预报,制定了具体实施的操作流程。     

基于渠系输水模拟与土壤水量平衡模拟的两级渠系优化配水模型

为制定满足渠系运行实际情况和作物生长发育所需土壤含水量条件的渠系优化配水方案,将考虑输水渗漏损失的渠系优化配水模型与土壤水量平衡模拟模型耦合,构建基于渠系输水模拟与土壤水量平衡模拟的两级渠系优化配水模型,使用改进的遗传算法求解多目标模型的Pareto解集。选择黑河流域中游西干灌区下的两级渠系作为研究区域,得到50组非劣的渠系优化配水方案。在Pareto前沿面上选取3组代表方案进行对比分析,再将3组中最优的方案与灌区实际灌水方案进行对比,结果表明:Pareto解集可以体现目标之间的博弈关系,当权重值向配水量最少目标偏移时会对土壤水含量等指标产生影响,进而产量下降;当权重值向产量最大目标偏移时会产生水资源浪费现象;而当目标函数的权重值处于中间水平时,产量和配水量目标都可以得到较好地满足,并且与实际灌水方案相比配水量减少113.54万m~3、总产量增加660t,能够达到节水增产的效果。该模型在兼顾渠系运行条件和土壤含水量的前提下权衡了2个目标之间的博弈关系,Pareto解集得出的结果能够满足决策者对于目标的不同需求,为灌区管理者的决策提供理论依据和指导。     

三川河流域雨水资源化潜力分析与评价

根据三川河流域2000年的土地利用现状和多年平均降雨量,结合黄土丘陵沟壑区第一副区的蓄水指标,确定了该流域的雨水资源化指标,计算了其雨水资源潜力,并对研究流域的雨水资源开发利用程度进行了分析和评价。结果表明,三川河流域雨水资源的理论潜力为20.680 2亿m3;可实现潜力为20.065 1亿m3,占理论潜力的97.03%,其中就地利用、叠加利用和异地利用方式分别占可实现潜力的10.98%,83.83%和5.19%;现实潜力为112 819.66万m3,占可实现潜力的56.23%,其中生活用水、生产用水和生态用水各占0.69%,16.61%和82.70%。从流域雨水资源可实现潜力来看,三川河流域的雨水资源还有较大的开发利用潜力。     

基于AquaCrop模型的北京地区冬小麦水分利用效率

【目的】作物水分利用效率(water use efficiency,WUE)是农业水分管理与决策的重要指标。北京是严重缺水的城市,其主要种植作物冬小麦灌溉用水占比高,开展冬小麦产量水分利用效率的分析研究,可为北京地区的冬小麦节水灌溉与增产平衡提供决策信息支持。【方法】利用2011—2012、2012—2013和2013—2014年国家精准农业示范研究基地冬小麦不同生育期不同灌溉处理下的田间实测数据,对AquaCrop作物模型进行参数本地化。统计北京地区2004—2014年冬小麦生育期的日降雨量数据,利用Pearson-Ⅲ型分布划分了3种降雨年型:湿润年(2012—2013年生育期)、平水年(2009—2010年生育期)和干旱年(2005—2006年生育期)。应用AquaCrop研究分析了3种不同降雨年型、14种灌溉情景下冬小麦籽粒产量水平和产量水分利用效率特征变化。【结果】基于AquaCrop模型的产量模拟值和实测值的R 2、RMSE和d分别为0.99、0.3 t·hm~(-2)、0.99。模型模拟的冬小麦产量水分利用效率:2011—2012年正常灌溉条件下为1.72 kg·m~(-3),2012—2013年正常灌溉条件下为1.67 kg·m~(-3),2013—2014年雨养、正常灌溉和过量灌溉条件下分别为1.27、1.74和1.64 kg·m~(-3),正常灌溉条件下产量水分利用效率最高,其次是过量灌溉,雨养条件下产量水分利用效率最低。在此基础上应用AquaCrop模型模拟分析了3种不同降雨年型冬小麦籽粒产量和产量水分利用效率随灌溉量变化的响应特征,其中,湿润年产量水分利用效率和籽粒产量达到最大值时所需的灌溉量分别为35和50 mm;平水年达到最大值所需的灌溉量分别为35和40 mm;干旱年达到最大值所需的灌溉量均为65 mm。【结论】AquaCrop模型可以很好预测北京地区不同年份不同灌溉条件下冬小麦的籽粒产量和产量水分利用效率。冬小麦产量与产量水分利用效率均随着灌溉量的增加逐渐增大,至最大值后开始减小,在干旱的情况下,植物通过自身适应策略会提高水分利用效率,随着水分的增加,水分利用率将降低,因此3种不同年型的产量水分利用效率的大小顺序依次为干旱年、平水年和湿润年。因此,在制定冬小麦灌溉策略时,要做到产量和产量水分利用效率兼顾。以上研究结果表明,利用Aqua Crop模型可以为北京地区冬小麦田间灌溉和决策提供指导。关于降雨年型本研究仅对湿润年、平水年和干旱年3种年型在越冬期、返青期、拔节期、开花期和灌浆期不同灌溉量和籽粒产量和产量水分利用效率之间的关系进行模拟,对于不同时期不同灌溉量对籽粒产量和产量水分利用效率的影响没有考虑,需要进一步研究验证。     

异龄林经营的多目标决策分析

异龄林经营决策是一个涉及到森林的经济效益和永续利用等多个目标的决策问题。本文定义了异龄林经营决策的一个目标体系,通过给各目标函数加权的方法来寻求取代最优解的满意解。同时本文指出异龄林的经营决策具有半结构化性质,决策者需要通过与模型会话的方式参与决策的全过程,为此本文开发了一个具有用户与模型会话界面的多目标决策计算机模型,此模型具有辅助决策作用,最后提供了一个异龄云冷杉林调整的满意解实例。     

基于GIS和GSM的水文信息远程采集系统

介绍了现代高新技术GIS及GSM无线传输方式的特点,设计了基于GIS为平台,GSM为信息传输方式的水文信息远程采集系统。该系统充分利用GIS和GSM的优点,及时准确的信息流使得水库实时调度的水文预报精度和效率更高、速度更快,是数字化流域的重要组成部分。