水库群防洪库容高效利用相关问题研究

发布时间：2020-11-05 00:35

　　 洪涝灾害是我国最常见的自然灾害,已成为社会经济可持续发展的重大障碍。防洪工程措施和非工程措施相结合是流域洪涝灾害防治的有效途径。在国家提出“共抓大保护、不搞大开发”的新形势下,为提高水库群整体防洪能力,研究水库群联合防洪调度,成为流域防洪工作中亟须解决的核心技术问题。本文围绕水库群防洪库容高效利用的关键技术问题展开深入研究,探究变参数非线性马斯京根模型及其参数优选,研究提高流域整体防洪效益的防洪库容优化分配策略,构建防洪库容优化分配模型,探讨各水库防洪库容利用的相关性和有效性,实现水库群防洪库容的高效利用,本文的研究成果具有重要的科学理论意义和实践应用价值。本论文的主要工作及创新性成果归纳如下:(1)针对传统线性马斯京根模型演算精度较低的问题,分析水库下泄流量在河道内的非线性传播规律,提出变幂指数非线性马斯京根模型(DVEP-4PNL-L模型)和变参数非线性马斯京根模型(DVP-3PNL模型),两模型参数随河道入流断面流量变化,能准确模拟洪水在河道内的非线性运动过程,提高了河道洪水演算的精度。(2)为解决变参数非线性马斯京根模型的参数优选难题,基于优势互补的思想,将自适应遗传算法(AGA算法)和下山单纯形法(NMS算法)混合,提出一种混合优化算法(AGANMS算法),并利用6个不同类型约束测试函数验证了AGANMS算法较强的优化能力,同时,将AGANMS算法用于DVEP-4PNL-L模型和DVP-3PNL模型的参数优选,验证了两模型的优良性能。(3)围绕水库群联合防洪调度中水库群防洪库容的高效利用问题,探究合理使用各水库防洪库容,降低流域整体防洪风险的方法,提出两种水库群防洪库容优化分配策略:(1)变权重预留防洪库容最大策略,该策略计算的水库预留防洪库容权重随调度时段变化,解决了预留防洪库容权重因人而异的问题;(2)系统非线性安全度最大策略,该策略计算的水库安全度随水库防洪库容的使用逐渐降低,且降低速率逐渐增大。以长江川渝河段5座水库(溪洛渡、向家坝、紫坪铺、瀑布沟和亭子口)为应用实例,防洪调度结果表明,系统非线性安全度最大策略能使各水库防洪库容的使用更加科学合理,降低了水库群防洪系统的整体防洪风险,提高了水库群的整体防洪效果。(4)为了研究水库群联合防洪调度中各水库防洪库容利用的相关性和有效性,定义水库防洪库容等效比的概念,并提出了定量研究水库群防洪库容等效性的方法,探讨了研究区域干支流水库之间防洪库容的等效性,为水库群防洪库容高效利用和提高流域水库群综合防洪效益提供提供理论支撑作用。
【学位单位】：华中科技大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TV697.13
【部分图文】：

11图 1.1 论文总体结构框架示意图第4章 水库群防洪库容优化分配模型研究。围绕水库群防洪库容高效利用问题，在分析现有水库群联合防洪调度模型不足的基础上，提出变权重预留防洪库容最大策略和系统非线性安全度最大策略，并运用第 2 章和第 3 章的相关研究成果进行非线性河道洪水演算，计算水库群下游共同防洪控制站的超标洪量，建立水库群防洪库容优化分配模型，探讨合理使用各水库防洪库容，降低水库群系统整体防洪风险的方法。

图 2.1 河道槽蓄水量与示储流量之间的关系曲线2.2 变幂指数非线性马斯京根模型（DVEP-4PNL-L）现有马斯京根模型大多没考虑河道旁侧入流对演算精度的影响，针对此问题，本文基于水文比拟法的原理，将河道旁侧入流与入流断面流量合并，认为影响河道区间径流的各项因素与影响河道入流断面上游区域径流的各项因素相似，假设河道区间产流量与河道入流断面上游区域产流量成正比，且河道旁侧入流沿着垂直方向均匀地汇入河道，如图 2.2 所示，河道旁侧入流流量是入流断面流量的 倍，即latt tI I。整个河段的水量平衡方程可表达为：t 1 t tdSI Odt (2-1)式中：tS 为河段 t 时刻的槽蓄水量，m3；tI 为河段 t 时刻入流断面的流量，m3/s；tO

图 2.2 河道旁侧入流示意图假设河道入流断面流量与河道有效水深之间、出流断面流量与河道有效水深之间具有相同的非线性关系，入流断面槽蓄水量与河道有效水深之间、出流断面槽蓄水量与河道有效水深之间也具有相同的非线性关系，则考虑河道旁侧入流的影响后，河道入流和出流断面的流量及槽蓄水量与有效水深存在如下关系式： 1 nt t I ay(2-2)nt tO ay(2-3)min,t tS by(2-4)mout,t tS by(2-5)式中：yt为 t 时刻河道的有效水深，m；Sin,t为 t 时刻河道入流断面的槽蓄水量，m3；Sout,t为 t 时刻河道出流断面的槽蓄水量，m3；n 体现了河道断面流量与有效水深之间
【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 童思陈,周建军;河道型水库动防洪库容近似计算方法[J];水力发电学报;2003年04期

2 赵建藩;;为提高社会经济效益做贡献[J];海河水利;1987年02期

3 邹结富;;嫩江干流远景水库群防洪库容分配研究[J];东北水利水电;1989年07期

4 王志翔;;月潭水库防洪库容的确定[J];水利科技与经济;2016年02期

5 童思陈;;不等宽河道型水库动防洪库容近似计算方法[J];水力发电学报;2008年06期

6 刘建业;;龙滩水电站防洪库容分期设置初步研究[J];人民珠江;2007年04期

7 杨意诚;高汉清;刘显清;;万安水利枢纽初步设计防洪库容的确定及水库调度问题[J];人民长江;1958年12期

8 顿晓晗;周建中;张勇传;陈璐;王权森;戴领;;水库实时防洪风险计算及库群防洪库容分配互用性分析[J];水利学报;2019年02期

9 罗瑞坤;西丰县中和水库利用防洪库容提高工程效益[J];东北水利水电;2003年03期

10 叶建平,王利;百色水利枢纽防洪库容的确定[J];广西水利水电;1997年03期

相关博士学位论文 前1条

1 周丽伟;水库群防洪库容高效利用相关问题研究[D];华中科技大学;2019年

相关硕士学位论文 前3条

1 惠六一;水库群防洪调度防洪库容优化分配模型研究与应用[D];华中科技大学;2017年

2 查大伟;基于遗传算法的水库补偿调度优化汛限水位研究[D];华中科技大学;2010年

3 吴昱;三峡水库的动防洪库容及防洪调度研究[D];华北电力大学(北京);2017年

本文编号：2870843