景洪-橄榄坝枢纽二维非恒定流数学模型研究

景洪-橄榄坝枢纽作为澜沧江国际通航河流的最后两级电站,其联合日调节运行方式对自身发电及下游航运具有重要影响。针对该发电、航运等多目标梯级运行问题,制定了景洪-橄榄坝联合运行的七个调度方案,并以景洪电站运行调度产生的日调节非恒定流为研究对象,建立平面二维非恒定流水力数学模型。该模型采用混合非结构网格（四边形和三角形）离散计算区域,采用Roe格式的近似Riemann解来计算通过界面处的法向通量。通过该模型模拟计算,在保证橄榄坝出境流量满足要求的前提条件下,合理协调景洪-橄榄坝两坝间通航与景洪调峰发电目标,最终得到景洪-橄榄坝联合运行具有实际应用价值的推荐方案。     

基于遗传规划的水电站群优化调度规则研究

基于确定性水电站群优化调度的最优调度轨迹,根据聚合分解的思想,采用遗传规划分别模拟库群总出力以及总出力在梯级电站间的分配,从而建立了水电站群联合调度函数。以清江梯级和三峡梯级水电站群为实例,在满足防洪、航运等综合利用的前提下运用所得的调度函数指导水库群长系列模拟运行,模拟结果表明：基于遗传规划的水电站群调度规则可将梯级水电站群年均总发电量由1031.73亿kWh提高到1049.48亿kWh,发电保证率由95.36%提高到96.66%。因此,遗传规划为建立复杂水电站群调度函数提供了新的途径。     

面向运行约束的三峡水库生态调度研究

三峡水库多年运行期生态调度监测结果表明,实施促进四大家鱼产卵的生态调度效果显著,后期运行需长期坚持。为确保生态调度方案具有可操作性和持续性,方案编制需综合考虑水库自身运行约束和四大家鱼繁殖所需的水文、水力学条件。通过量化三峡-葛洲坝梯级水库运行约束,构建模型评估不同时间开展生态调度的可行性。结果表明:5月上中旬水温满足情况下适宜开展生态调度,5月下旬至6月上旬开展生态调度将增加葛洲坝弃水风险同时影响水库消落,6月中下旬至7月上旬可结合防洪调度开展生态调度。研究结果可为实时调度过程中三峡水库生态调度方案的编制和启动提供参考。     

大藤峡水利枢纽水资源优化调度研究

为充分发挥大藤峡水利枢纽在一般枯水年的水资源综合利用效益,提出将其多目标运用问题转化为合理约束条件的单目标问题,同时结合不同典型年情况进行模拟调度分析计算。调度结果对比分析表明,大藤峡水利枢纽按严格满足抑咸需求方式调度对发电破坏较大;按松弛满足抑咸需求方式调度(避涨压退)能较好地兼顾发电及抑咸效益。     

三峡水库上游流域径流变化规律研究

以三峡水库上游六大干支流的九个控制断面为研究对象,针对不同长度径流系列,分析了径流统计参数、年内分配及丰枯变化规律;针对全年、消落期、汛期、蓄水期及枯水期五种分期,应用线性趋势线法和Kendall秩次检验法对径流进行了趋势分析,应用有序聚类法、滑动T及Mann-Kendall法对径流序列进行了突变分析。成果表明,宜昌断面消落期径流平稳、汛期径流有减少突变、蓄水期径流减少趋势显著、枯水期径流增加趋势明显,而汛期和蓄水期径流减小导致全流域总径流出现突变减小可能、且伴随逐渐减小趋势。经初步分析,造成这些变化的主要原因依次是流域气象要素变化、水利水电工程投入运行时充蓄死库容和水面蒸发等损耗增加、上游流域工农业用水量增加及水土保持和退耕还林等。研究成果可以为金沙江下游梯级、三峡梯级的水库综合优化调度提供参考。     

提高飞来峡水利枢纽发电效益的调

飞来峡水利枢纽运行以来，始终表现出水量利用率低、发电效益低的状况，汛期尤甚。分析认为，洪峰流量4000～5200 m3/s的场次洪水过程，水库调度可使机组不停机，减少机组停机时间；优化机组运行环境，提高发电水头，减少水头损失和洪尾提前回蓄等措施，都能有效提高枢纽水量利用率，明显提高发电效益。措施在实施中不会给防洪调度带来不良影响，对今后水库调度有较好的指导作用和实践意义。     

基于出力场景库的梯级水库群短期优化调度研究

随着各大流域梯级水库群的建成投运，梯级水库群短期优化调度问题的研究也越来越受到人们的关注，但该优化问题包含的变量多、约束复杂，其模型建模与求解难度随着水库群规模的扩大也越来越大。虽然传统优化方法或智能优化方法能够得到满足相关目标与约束的最优解，但往往优化算法下的结果太过于偏重目标值的大小，结果波动性、随机性大，难以满足实际调度需求。鉴于此，从历史已发生的调度结果出发，基于历史的详细调度数据，采用聚类分析等数据挖掘方法，考虑调度时期、业务类型、调度期长度、调度对象等场景要素，提出了电站出力场景构建技术，通过挖掘基于长系列历史运行数据的典型出力场景，形成出力场景库，并在此基础上提出了基于出力场景库的梯级水库群短期优化调度方法。以沙溪梯级水库群为例进行实例分析，结果表明，相比于传统优化调度方法，所提方法不仅能够得到满足实际调度要求的出力过程，而且计算时间也相对大大缩短，验证了该方法的可行性与实用性，研究成果对其他流域梯级水库群短期优化调度具有很好的参考借鉴意义。     

深水高土石围堰塑性混凝土防渗墙应力变形分析

随着西部地区一些大型水利枢纽工程的兴建,需要在深水中填筑高土石围堰,其防渗墙的设计和施工对土石围堰安全运行至关重要。采用非线性有限元法,基于邓肯.张E-μ本构模型,结合工程实例,分析土石围堰应力变形规律,并根据施工过程和不同影响因素,进行多种方案比较,研究了塑性混凝土防渗墙在围堰施工运行过程中的工作性态变化,论证了围堰设计的合理性,为该围堰施工和安全运行提供了一定参考依据。     

大渡河梯级联合优化运行下发电补偿效益分析

针对大渡河干流多业主开发,发电补偿关系复杂的问题,采用多目标梯级电站联合优化运行模型,分别计算"有双有瀑"、"无双有瀑"和"无双无瀑"情形下,设计丰水年、设计平水年和设计枯水年梯级电站发电量;通过对比"有双有瀑"、"无双有瀑"和"无双无瀑"情形下梯级发电情况,分析联合优化运行下大渡河梯级的发电补偿效益;结合多业主开发河流补偿效益分摊难以实施的现状,提出基于可信任第三方的流域统一调度模式,以保障流域梯级电站联合运行及效益的合理分摊。     

大型风光水混合能源互补发电系统的优化调度研究

全球能源发展趋势正由对传统化石燃料的依赖,转向建立在可再生清洁能源基础上的新体系。选取雅砻江风光水清洁能源互补基地作为研究对象,按照研究区域风光水可开发量,以弃风弃光量最小和梯级水电蓄能最大为目标构建优化调度模型,通过改进POA算法进行了大型风光水互补发电优化调度研究。结果表明利用梯级水电站的调蓄能力,可以有效调节补偿大规模的风电和光电出力波动,为电网提供安全稳定的高质量电力供应,有助于风光电量消纳;风光水互补发电对梯级水电的影响表现在水库日内水位变幅减小,单位时间变幅变大,枯水期水位整体变幅大于丰水期变幅,而梯级各电站发电流量过程走势趋于一致,此方案结果对今后大型风光水互补发电时梯级水电的调度方案具有指导价值。     

利用嵌固板理论计算隧洞衬砌施工期温度应力

阐述了嵌固板温度应力计算原理。利用嵌固板理论计算了三峡水利枢纽永久船闸输水系统隧洞衬砌NY9、NY10结构段的温度应力，并与实测结果进行了对比分析。结果表明，只要满足基本条件，利用嵌固板理论计算隧洞衬砌施工期温度应力并进而制定温控措施是可行的。     

RiverWare软件在水库兴利调度研究中的应用

针对水库预报调度中因预报径流不确定性导致的发电风险问题,提出了一种考虑来水预报信息的调度规则.以三峡水库为研究对象,运用RiverWare软件构建了基于该调度规则的RiverWare模型,为验证所提规则的有效性,将实际(完美预报)来水作为输入,对比规则调度结果与优化调度结果;进一步,为探究预报不确定性所带来的发电效益风...     

四大家鱼产卵期水库滞冷效应对下游水温影响

基于三峡大坝上下游关键断面的水温、气象长序列观测资料,通过分析月平均值和5 a均值,阐明了三峡水库蓄水前后三峡-葛洲坝两坝区间以及葛洲坝下游江段在四大家鱼产卵期的水温变化规律,并通过概化蓄水前后上下游断面水温差值影响因素,量化了蓄水前后关键断面水温差值及滞冷效应.结果表明:三峡水库蓄水后,宜昌水文断面的水温在4和5月变化较大;而在四大家鱼产卵的5和6月,宜昌断面月平均水温分别降低1.40和0.49 ℃;由三峡水库蓄水引起的宜昌水文站3-6月水温下降幅度分别为1.26,1.71,0.79和0.08 ℃,存在滞冷效应,但此时段宜昌断面月平均水温仍处于四大家鱼产卵所需的最适水温范围.三峡水库蓄水对两坝区间及葛洲坝下游四大家鱼产卵江段的水温变化影响处于可控范围,为后续持续实施生态调度提供了可操作空间.     

三峡工程建成后湖北省长江防洪形

结合长江流域防洪规划，介绍了湖北省长江防洪规划，包括防洪标准及防洪体系等，分析了三峡工程建设前的湖北省长江防洪形势、当前（2007年）三峡工程对湖北省长江段的防洪作用以及三峡工程建成后湖北省长江防洪形势，在此基础上着重阐述了对三峡工程建成后湖北省长江防洪值得关注的荆江河势控制、城陵矶防洪控制水位及超额洪量转移问题的认识，并提出了建议。     

三峡梯级水库对长江中下游水文情势影响研究

以梯级水库下游宜昌水文站1882-2006年流量资料为研究对象,采用Mann-Kendall法对宜昌站流量变化进行了趋势性分析,并采用复Morlet小波周期性分析,在此分析基础上采用变动范围法（RVA）分析葛洲坝水库蓄水前后宜昌站水文情势变化,定量评价了水文情势改变程度,随后对三峡水库蓄水前后宜昌站水文情势变化进行了分析。结果表明,葛洲坝水库对水文情势改变程度为29%,影响程度相对较小,而三峡水库蓄水后,在较大程度上改变了河流水文情势,水文情势改变必将影响到长江中下游河流水生生物生态安全。     

江都第三抽水站反向发电方式比较与效益分析

针对南水北调东线工程源头江都第三抽水站利用上游余水发电、抽水时间远大于发电时间的特点,为了优选出可逆式水泵机组最佳发电方案,介绍了利用水泵机组倒转发电的基本情况及其效益,从技术层面分析了水泵机组倒转发电方式;从经济方面对水泵机组倒转发电方式进行了比较;对江都三站多年发电收益进行了归纳总结,从投资与收益的关系方面,分析比较了3种发电方式的净效益终值.结果表明,大型泵站利用上游余水倒转发电,可以取得良好的经济效益和社会效益,但其发电功能的取舍与发电方式的选择,应考虑抽水与发电的主次关系和综合效益;与建站时采用变极发电方式相比,江都第三抽水站更新改造采用变频发电方式,虽然增加了变频机组,但主电动机成本下降,总设备费用下降,发电功率提高了30%～35%,且不影响水泵机组抽水效率,技术可行,运行可靠,容易实施.     

水库调度影响下中华鲟产卵场的水动力特征

三峡工程试验性蓄水于2010年成功蓄至175 m,开始逐渐进入正常运行期.在此背景下,分析近年来三峡-葛洲坝实际联合调度运行对坝下中华鲟产卵场水动力时空特征的影响,对加深理解中华鲟产卵适应性对水利工程调控的动态响应有重要意义.针对葛洲坝至宜昌江段的中华鲟产卵场建立了三维水动力模型,以出现2次鲟鱼产卵繁殖的2011年产卵日为代表性工况,开展了水利工程调度运行影响下的产卵场短期水动力特征模拟研究.研究表明:对鲟鱼自然繁殖起直接作用的河段底层流场较规则稳定,但在水流交汇处和地形突变处会出现局部紊乱变化;上、下产卵区的流速为0.8~1.4 m/s,在大江电厂与二江电厂下游均有流速较大的分布区,流速最大值出现在二江电厂泄水处下游;适宜中华鲟繁殖的流速范围出现在大江下游导流墙尾段至江心隔流堤前段1/3处与江心隔流堤尾端至下游约700 m内.     

河道型水库立面二维水温结构数值模拟

针对河道型水库运行后库区水温结构的改变,及其对库区和下泄水温过程造成的影响,在充分考虑入库流量及水温、气温、太阳辐射、水库调度等影响因素的基础上,建立了河道型水库立面二维水温数学模型,并对模型主要参数进行了率定.以典型的河道型水库——三峡水库为例,预测了水库在平水年和特枯年份下库区立面二维及下泄水流水温分布规律.结果表明:三峡水库水温在春、夏季纵向上差异显著,传统的垂向一维模型难以准确反映库区水温纵向分布特征;不同典型年春季在部分区域水温易出现弱分层现象,平水年垂向最大温差约为8.14 ℃,而特枯年份最大温差可达8.82 ℃,但持续时间短,难以形成稳定的分层结构;不同典型年春季温差较大的区域基本上出现在100.0 m以下水体,而春季三峡水库主要经由机组过流,电站取水口中心高程为130.0 m,可以认为在三峡水库对下泄水流水温不会产生明显的影响,研究结果可为三峡水库生态环境管理提供科学依据.