闹德海水库旱限水位确定方法的探讨

本文通过对闹德海水库旱限水位确定方法的探讨,分析确定了水库旱限水位该指标是确定水库干旱预警等级的重要指标,是启动抗旱应急响应级别的重要依据。对水库控制运用、科学主动抗旱提供了依据,指导农业生产发展具有十分重要的意义;同时也为各级领导及时准确地了解旱情和演变趋势决策防旱、抗旱工作,提供重要依据。     

浅析龙河口水库旱线水位的合理性

为方便龙河口水库日后的城市供水调度,为制定龙河口水库抗旱应急预案启动标准提供科学依据,对水库目前的需水情况和历年最低库水位进行了综合推理分析,初步确定出相对合理的旱线水位值。     

基于BP神经网络的龙羊峡水库年末消落水位控制研究

龙羊峡水库长期处于低水位运行,严重影响了其综合效益。运用逐步回归的方法寻找影响水库年末消落水位的主要因素,以此为基础,建立了控制龙羊峡水库年末消落水位的BP神经网络模型,并采用长系列资料对逐步回归模型和BP神经网络模型的预测结果进行了比较和误差分析。结果表明,BP神经网络模型优于逐步回归模型。     

条件概率模型在非一致性水文序列频率计算中的应用

【目的】对条件概率模型在非一致性水文序列频率计算中的应用进行研究,为变化环境下的水文频率分析提供依据。【方法】基于条件概率模型,以渭河流域林家村、张家山和状头3个具有跳跃变异的水文站年平均流量系列为研究对象,选择两参数对数正态分布、三参数对数正态分布、Gumbel分布和P-Ⅲ型分布4种分布模型,采用模拟退火粒子群算法进行参数估计,以效率系数R2等指标进行拟合优度评价并选取最佳模型,最后采用学生化残差分析所选模型的合理性。【结果】3个水文站序列的理论频率曲线与经验点据配合的效率系数均高于0.96,最佳模型的学生化残差均服从标准正态分布,表明基于条件概率模型的计算结果合理可靠。【结论】条件概率模型的物理意义明确、理论严密、拟合效果较优,是一种对具有跳跃变异的非一致性水文序列进行频率分析的有效途径。     

基于混合分布非一致性年径流序列频率参数的计算

【目的】在2个分布组成的混合分布假设下,研究非一致性年径流序列的频率参数计算问题,为陕北及关中地区的水资源利用与管理提供依据。【方法】假设非一致性年径流序列变异点前后的序列分别服从2个对数正态分布或2个P-Ⅲ分布,全序列服从由这2个分布组成的混合分布,采用水文变异点综合诊断方法,确定非一致性年径流序列的变异点,最后采用模拟退火算法对混合分布序列进行频率参数估计。【结果】将基于混合分布非一致性年径流序列频率计算的方法应用于陕北及关中地区的实测平均流量序列,理论频率与经验分布拟合较好。【结论】混合分布模型是进行非一致性年径流序列频率计算的一种有效途径。     

考虑径流不确定性的龙滩水库综合发电风险研究

【目的】量化径流不确定性对水库发电效益产生的风险,为水库风险调度和风险管理提供依据。【方法】以西江流域红水河段的龙滩水库为研究对象,建立并求解水库综合发电风险模型,揭示水库综合发电风险在不同年径流量及年内分配下的变化规律,量化来水不确定性对水库发电风险的影响,验证综合发电风险较单一发电风险指标的合理性和优越性。【结果】随着年来水总量的减少,水库综合发电风险呈上升趋势,以枯水年不同来水方案下产生的综合发电风险阈值最大,为0.26～0.99;来水在汛期和非汛期的不同分配对综合发电风险影响最为显著的是枯水年;年发电风险率、发电风险损失、发电连续破坏风险3种单一发电风险指标中,对综合发电风险影响最为显著的是年发电风险率指标;将历史径流过程作为若干来水方案,采用灰色综合和TOPSIS综合评价法进行定量评价,分别推荐2008年、1982年和1972年的来水情况为丰、平、枯水年的最优方案,对应得分分别为1.00,1.00和0.98。【结论】综合发电风险能够全面、直观地反映来水情况对水库发电效益的影响,较传统的单一发电风险指标更具合理性和优越性。     

考虑生态径流过程的运行模式对文峪河梯级水库综合效益的影响

生态流量控制与水库其他效益之间的矛盾是河流生态流量保障实践运行的最大障碍,协调生态保障与水库既得利益间的平衡关系是开展面向河流健康的水库调度的重要前提。本研究以河流生态需水过程为生态控制目标,结合文峪河梯级水库的运行需求,划定不同阶段的多目标寻优秩序,并据此建立梯级水库多目标调度模型。依据不同水平年来水状况及远景年的相应措施,设置不同调度情景进行梯级水库模拟调度,得到不同情景下的梯级水库调度方案。最后,对方案中梯级水库的供水保证率、发电量、生态保证率等指标进行统计对比,分析无、低限、适宜三个生态流量控制下的文峪河梯级水库综合效益统计指标的变化规律。研究结果显示：(1) 三个生态流量约束限制,对下游的城镇与工业用水影响不大,其保证率高达99.39%。(2) 对灌溉用水而言,由于将生态流量优先权设置在灌溉用水前,对农田灌溉用水的影响是客观存在的,农田灌溉用水的保证率随生态流量的增加,有所降低,适宜生态流量控制方案较不考虑生态约束方案,保证率下降了10%,且很多枯水年份,破坏的月份达到了8个月,即一年中大部分月份不能满足灌溉需求,可见其破坏程度以及其潜在的经济社会影响不容小视。(3) 三个方案下泄的生态水量都较多,且水量过程差别不大,但生态水量下泄多发生在灌溉用水满足的时段。(4) 由于城镇工业用水、农业用水以及生态用水都是从下游取水,其变化对发电量的影响较小。且实施最小生态控制情况下,梯级水库的强制下泄水量有所减少,为柏叶口和文峪河水库间的补偿调节,提供了更多的空间。通过联合运用,在保障下泄水量要求的情况下,柏叶口相对增发,使梯级总发电量增大,并略高于其他两种方案。     

考虑水文变异的水库生态流量研究

为探讨水文变异对生态流量影响,确定最佳水库生态流量推求方法,针对尼尔基水库生态问题,采用Mann-kendall突变检测法、滑动T检验法和有序聚类法,结合序号总和理论和Spearman相关系数计算对水文时间序列作综合识别,确定水库发生水文变异年份为1963年和1999年。利用NGPRP法和逐月频率年内展布计算法分别计算天然状态、次天然状态、现状和不考虑水文变异条件下最小生态流量和适宜生态流量。参考Tennant法评价结果表明水库生态系统退化主要受人类扰动影响,观察次天然状态和不考虑变异状态下生态径流过程,最小生态流量占多年平均流量百分数相差9.21%和1.70%,适宜生态流量相差3.04%和1.47%。研究应更多考虑次天然生态径流过程,其最小生态流量仅可作为生态流量下限。     

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。     

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。     

三峡支流消落带表层沉积物氮矿化动力学参数估算

为揭示干湿循环过程对消落带沉积物氮矿化动力学特征的影响,以三峡典型支流——澎溪河为例,分别于上、下游两个水文断面采集170 m(高)和150 m(低)水位高程消落带的表层(0~15 cm)沉积物样品。采用厌氧培养法测定其净氮矿化速率,应用One-pool、Two-pool、Special和有效积温(EATM)四种模型拟合氮矿化过程并建立估算方程。结果表明,沉积物总碳、总氮、碳氮比、有机质、粘粒、粉粒和铵态氮含量随高程降低而增加,而沉积物总磷、砂砾、硝态氮趋势相反(P0.05)。低、高水位高程氮矿化最优拟合模型分别为One-pool和Special,其中易矿化速率常数(kd)分别为0.17、0.12 d-1,易矿化势(fd)分别为4.05%和4.71%。另外,fd与总碳、总氮、碳氮比、有机质、铵态氮、粉粒呈显著负相关,与硝态氮和砂砾呈显著正相关(P0.05),而kd相反,且两参数可用有机质和碳氮比进行估算。