应对干旱的黄河干流梯级水库群协同调度
发布时间:2021-09-11 21:41
科学控制梯级水库蓄泄过程是减少旱灾损失的重要手段。以减少干旱年份流域缺水量和优化缺水时空分布为目标,构建应对干旱的梯级水库群多时空尺度协同优化调度模型。采用交互式与改进粒子群优化方法,外层寻求多年调节水库旱限水位最优控制,内层优化梯级水库群年内蓄泄过程,实现流域水资源年际调控、年内优化、库群协同、空间协调。以2014年的黄河流域重旱为例,通过模型优化提出2012—2014年龙羊峡水库旱限水位及梯级水库群年内蓄泄过程,结果表明:通过龙羊峡水库旱限水位控制实现跨年度补水,控制各年度缺水率在4.9%~5.7%之间,通过水库群出库过程优化控制不同区域各时段缺水均匀分布,将农业缺水率控制在7.0%~11.0%之间,显著减轻了旱灾损失。
【文章来源】:水科学进展. 2020,31(02)北大核心EICSCD
【文章页数】:12 页
【部分图文】:
黄河梯级水库群及灌区分布示意
根据黄河流域主要水库的控制范围,将全河划分为5个受控河段,龙羊峡水库具有多年调节功能,通过旱限水位控制,实现流域水量年际调节,在年际间“蓄丰补枯”调配水资源量。旱限水位是指江河湖库水位持续偏低、流量持续偏少,存在潜在的干旱威胁,影响城乡生活、工农业生产和生态环境等用水安全,需设置的抗旱警戒水位[10]。龙羊峡水库是黄河干流唯一一座多年调节水库,通过设置旱限水位可以平衡年际间的用水需求,跨年度合理蓄留,实现抗旱减灾。本文中的旱限水位受到气象水文预报、来水预报、前期蓄水等因素影响,通过水库群协同调度模型优化得到,并非定值。刘家峡、万家寨、三门峡、小浪底具有年内调节功能,根据河段水情和区间旱情,通过协同各水库的出库水量过程,优化梯级水库群的蓄泄秩序,优化水资源的时空分布实现流域内不同河段以及年内不同时段的供水,通过梯级系统协同调度实现年际间水量的丰枯调剂和径流过程的年内优化,实现抗旱减灾。最后通过分析干旱年份缺水量及其在河段、地区分布及农业灌溉不同时间段缺水情况,调整供水重要性系数ωi,t来改变缺水的时空分布,直至减灾效果满意、缺水均衡。梯级水库群协同调度模型控制过程见图2。3.3 求解方法
结合各水库入库径流过程以及下游河段补水需求,优化各水库的出库过程,提高干旱年份、关键时段的供水能力。根据入库径流预报、龙羊峡水库下泄水量,考虑下游河段补水需求,2012年龙羊峡汛期蓄水,非汛期下泄,刘家峡水库汛期蓄水20.34亿m3,万家寨蓄水3.410亿m3,三门峡蓄水4.680亿m3,小浪底水库蓄水84.86亿m3,实现用水期向区间和下游河段补水,承担了主要的供水任务,实现流域不同区间、不同时段缺水均衡。2013年为平水年、流域无旱,根据流域旱情、河道径流情况,龙羊峡水库汛期蓄水量25.64亿m3,非汛期下泄水量34.11亿m3,年度补水8.470亿m3;刘家峡、万家寨、三门峡、小浪底水库控制年内下泄过程,汛期分别蓄水58.93亿m3,非汛期补水44.34亿m3。2014年黄河径流偏枯、流域遭遇重旱,龙羊峡水库7月初蓄水量169.9亿m3,7月补水2.750亿m3,8、9月份在来水增加情况下分别蓄水25.41亿m3和17.69亿m3,2014年11月至2015年6月补水量为59.85亿m3,见图3(a)。刘家峡、万家寨、三门峡在汛期分别蓄水12.71亿m3、2.680亿m3和0.210 0亿m3,刘家峡冰凌期蓄水3.410亿m3,小浪底水库在汛期通过汛限水位优化增加蓄水8.800亿m3,干旱时段向下游补水50.81亿m3,通过协调梯级水库群年内水量下泄过程,实现水资源在区间、时段的优化调配,应对了流域干旱,见图3(b)。4.3 调度效果
【参考文献】:
期刊论文
[1]多变量干旱事件识别与频率计算方法[J]. 徐翔宇,许凯,杨大文,郦建强. 水科学进展. 2019(03)
[2]基于水库群预报调度的黄河流域干旱应对系统[J]. 王煜,尚文绣,彭少明. 水科学进展. 2019(02)
[3]塔里木河流域抗旱减灾水资源应急调配关键技术及策略[J]. 周海鹰,魏光辉,桂东伟. 中国水利. 2018(18)
[4]基于SPEI的黄河流域干旱时空格局研究[J]. 王飞,王宗敏,杨海波,赵勇. 中国科学:地球科学. 2018(09)
[5]一种基于DS理论的水库适应性调度规则[J]. 张玮,王旭,雷晓辉,刘攀,王浩. 水科学进展. 2018(05)
[6]大型灌区骨干水库分期旱限水位研究[J]. 张礼兵,伍露露,金菊良,吴成国,周玉良,朱文礼. 水利学报. 2018(06)
[7]中国历史极端干旱研究进展[J]. 屈艳萍,吕娟,张伟兵,苏志诚,李哲. 水科学进展. 2018(02)
[8]黄河流域旱情监测与水资源调配研究综述[J]. 王煜. 人民黄河. 2017(11)
[9]黄河流域主要灌区灌溉需水与干旱的关系研究[J]. 彭少明,王煜,蒋桂芹. 人民黄河. 2017(11)
[10]多年调节水库旱限水位优化控制研究[J]. 彭少明,王煜,张永永,蒋桂芹. 水利学报. 2016(04)
本文编号:3393768
【文章来源】:水科学进展. 2020,31(02)北大核心EICSCD
【文章页数】:12 页
【部分图文】:
黄河梯级水库群及灌区分布示意
根据黄河流域主要水库的控制范围,将全河划分为5个受控河段,龙羊峡水库具有多年调节功能,通过旱限水位控制,实现流域水量年际调节,在年际间“蓄丰补枯”调配水资源量。旱限水位是指江河湖库水位持续偏低、流量持续偏少,存在潜在的干旱威胁,影响城乡生活、工农业生产和生态环境等用水安全,需设置的抗旱警戒水位[10]。龙羊峡水库是黄河干流唯一一座多年调节水库,通过设置旱限水位可以平衡年际间的用水需求,跨年度合理蓄留,实现抗旱减灾。本文中的旱限水位受到气象水文预报、来水预报、前期蓄水等因素影响,通过水库群协同调度模型优化得到,并非定值。刘家峡、万家寨、三门峡、小浪底具有年内调节功能,根据河段水情和区间旱情,通过协同各水库的出库水量过程,优化梯级水库群的蓄泄秩序,优化水资源的时空分布实现流域内不同河段以及年内不同时段的供水,通过梯级系统协同调度实现年际间水量的丰枯调剂和径流过程的年内优化,实现抗旱减灾。最后通过分析干旱年份缺水量及其在河段、地区分布及农业灌溉不同时间段缺水情况,调整供水重要性系数ωi,t来改变缺水的时空分布,直至减灾效果满意、缺水均衡。梯级水库群协同调度模型控制过程见图2。3.3 求解方法
结合各水库入库径流过程以及下游河段补水需求,优化各水库的出库过程,提高干旱年份、关键时段的供水能力。根据入库径流预报、龙羊峡水库下泄水量,考虑下游河段补水需求,2012年龙羊峡汛期蓄水,非汛期下泄,刘家峡水库汛期蓄水20.34亿m3,万家寨蓄水3.410亿m3,三门峡蓄水4.680亿m3,小浪底水库蓄水84.86亿m3,实现用水期向区间和下游河段补水,承担了主要的供水任务,实现流域不同区间、不同时段缺水均衡。2013年为平水年、流域无旱,根据流域旱情、河道径流情况,龙羊峡水库汛期蓄水量25.64亿m3,非汛期下泄水量34.11亿m3,年度补水8.470亿m3;刘家峡、万家寨、三门峡、小浪底水库控制年内下泄过程,汛期分别蓄水58.93亿m3,非汛期补水44.34亿m3。2014年黄河径流偏枯、流域遭遇重旱,龙羊峡水库7月初蓄水量169.9亿m3,7月补水2.750亿m3,8、9月份在来水增加情况下分别蓄水25.41亿m3和17.69亿m3,2014年11月至2015年6月补水量为59.85亿m3,见图3(a)。刘家峡、万家寨、三门峡在汛期分别蓄水12.71亿m3、2.680亿m3和0.210 0亿m3,刘家峡冰凌期蓄水3.410亿m3,小浪底水库在汛期通过汛限水位优化增加蓄水8.800亿m3,干旱时段向下游补水50.81亿m3,通过协调梯级水库群年内水量下泄过程,实现水资源在区间、时段的优化调配,应对了流域干旱,见图3(b)。4.3 调度效果
【参考文献】:
期刊论文
[1]多变量干旱事件识别与频率计算方法[J]. 徐翔宇,许凯,杨大文,郦建强. 水科学进展. 2019(03)
[2]基于水库群预报调度的黄河流域干旱应对系统[J]. 王煜,尚文绣,彭少明. 水科学进展. 2019(02)
[3]塔里木河流域抗旱减灾水资源应急调配关键技术及策略[J]. 周海鹰,魏光辉,桂东伟. 中国水利. 2018(18)
[4]基于SPEI的黄河流域干旱时空格局研究[J]. 王飞,王宗敏,杨海波,赵勇. 中国科学:地球科学. 2018(09)
[5]一种基于DS理论的水库适应性调度规则[J]. 张玮,王旭,雷晓辉,刘攀,王浩. 水科学进展. 2018(05)
[6]大型灌区骨干水库分期旱限水位研究[J]. 张礼兵,伍露露,金菊良,吴成国,周玉良,朱文礼. 水利学报. 2018(06)
[7]中国历史极端干旱研究进展[J]. 屈艳萍,吕娟,张伟兵,苏志诚,李哲. 水科学进展. 2018(02)
[8]黄河流域旱情监测与水资源调配研究综述[J]. 王煜. 人民黄河. 2017(11)
[9]黄河流域主要灌区灌溉需水与干旱的关系研究[J]. 彭少明,王煜,蒋桂芹. 人民黄河. 2017(11)
[10]多年调节水库旱限水位优化控制研究[J]. 彭少明,王煜,张永永,蒋桂芹. 水利学报. 2016(04)
本文编号:3393768
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