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楼主  发表于: 2021-05-07 08:33

 清江梯级水库提前蓄水多目标联合优化调度

水库在汛末期,入库流量逐渐减少,水库则需要为供水期供水及自身兴利等方面考虑,将库水位逐渐蓄至正常高水位。针对水库汛末期提前蓄水优化调度问题,我们持续开展研究并取得了一系列成果。有研究结果表明:在不降低原设计防洪标准前提下,乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝和三峡水库的优化起蓄水时间可分别提前。

清江梯级水库由于上下游蓄水时间相差不大,因此容易发生水库在汛末期集中蓄水,导致河道内水量减少、可能无法满足生态流量要求、水库无法  正常蓄满等问题。因此,在汉斯出版社《水资源研究》期刊中,有学者提出合理地判断和选择水库的起蓄时间以及蓄水方式,制定各水库汛末蓄水方案,对指导梯级水库科学、有序、高效蓄水具有重大的经济、社会效益。

根据1951~2020年的实测资料,分析长江中下游梅雨与清江长阳年最大洪峰流量的关系。5月25日入梅前,年最大洪峰出现了5次,占总次数的7.14%,且流量相对较小;整个梅雨期内,洪峰共出现了53次,占总次数的75.71%;出梅以后,洪峰发生的频次和量级明显减少,8月7日~8月21日出现一个空档期,9月中旬,受秋汛影响,又出现少量洪峰。

采用均值变点分期方法对清江隔河岩历年汛期的7日最大洪量序列进行分期,进一步分析长江中下游梅雨与清江汛期分期洪水的关系。5月初,清江进入前汛期,梅雨尚未出现;6月中上旬,长江中下游入梅,清江流域的降雨增多,洪量逐渐增大;6月20日~7月20日为清江的主汛期,洪水峰高量大,此时段恰为梅雨的中后期,中下游降雨频繁,雨量集中,雨洪易发生明显的遭遇;7月21日起,清江进入后汛期,洪量迅速减小,中下游梅雨也接近尾声,雨量不大。

长江中下游入梅主要发生在6月,出梅主要发生在7月,梅雨的年际变化较大。入梅和出梅的早晚决定了梅雨期的长短,入梅后,暴雨频发,降水量大,梅雨量随梅雨历时的延长而增大。清江洪水主要发生在6~7月,主汛期与长江中下游梅雨的中后期相重合。

清江流域7月20日以后洪量明显减小,根据长江中下游出梅时间和长江上游洪水的预测预报结果,可以考虑在出梅后提前蓄水,这时长江中游来水大幅度减少,长江上游来水由上游水库群和三峡水库调蓄,清江梯级水库防洪任务大大缓解。

清江梯级水库最大蓄满率可达89%,发电量最大可达19.6亿kW·h。当清江梯级水库采用原设计蓄水方案进行蓄水调度时,蓄水期多年平均发电量为19.22亿kW·h,梯级水库蓄满率为82%,年均弃水量13.81亿m3。对于梯级水库联合蓄水调度来说,提前蓄水节点,抬高关键时间节点水库水位,可以使水库蓄水期发电效益和汛末蓄满率大幅提高。

针对清江梯级水库汛末蓄水蓄满率不高、综合效益无法充分发挥等问题,本文构建了梯级水库联合蓄水调度模型,主要结论如下:1)根据长江中下游梅雨出梅时间预报结果确定提前蓄水时机,逐步抬高清江梯级水库运行水位。与原蓄水方案相比,提前蓄水提高了梯级水库在特定时间节点的蓄水位,在保证防洪安全的前提下既提高了蓄满率,也使梯级水库蓄水期发电量有所提升。2)多目标智能优化算法能够较好地求解梯级水库联合蓄水调度模型,其得到的一系列Pareto解集可以为决策者在不同情景下的调度决策提供技术支撑。采取蓄满率最大方案,梯级水库蓄水期年均发电量为19.28亿kW·h,蓄满率89%;发电量最大方案,年均发电量为19.63亿kW·h,蓄满率83%;与原设计方案相比均有所提升。
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