水库实时防洪调度技术.ppt
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1、水库防洪调度技术,河海大学钟平安 教授2006年12月15日,一、洪灾与防洪,1991年水灾损失779亿元1994年达1797亿元1995年为1653亿元1996年达2200亿元1998年竟达2700亿元,水库(群),分滞洪区,河道堤防,二、调节周期水库分类,调节周期 水库一次蓄泄循环经历的时间T(空 满 空),无调节水库,T=0 常见于发电(上游有龙头电站)和航运。,各水库水头衔接示意图,日调节水库,白天、黑夜需水(电)差异,将多水时段的水调剂到少水时段使用。,周调节水库,工作日与休息日需水(电)差异,将休息日的水调剂到工作日使用。,年(季)调节水库,将汛期的多余水量调剂到枯季使用,多年调节
2、水库,将丰水年的多余水量调节到枯水年使用,反调节水库,日调节水电站下游有水位变幅限制(航运、灌溉、防洪)时,需对上游电站调节过的水电站放水进行一次重新调节,称为反调节(对调节的调节),三、水库设计标准,设计保证率,水库在多年工作期间正常供水得到保证的程度。三种衡量方式:年保证率,破坏不论时间长短、数量多少。历时保证率,历时根据需要可以是月、旬、日或其他时短长。水量保证率,重现期表示法(T年一遇),频率表示法(P%)两类(三种)标准:(1)水工建筑物正常运用标准设计标准当发生的洪水低于该标准时,水库运行维持正常状态。(2)水工建筑物非常运用标准校核标准当发生校核标准洪水时时,容许次要建筑物短时间
3、破坏。(3)下游保护对象的防护标准防洪标准当发生的洪水低于该标准时,保证保护区不成灾。,水库防洪标准,四、水库特征水位与相应库容,死水位与死(垫底)库容,水库在正常运用时,允许消落的最低水位,称死水位。库空死水位以下的库容,称死库容。泥沙淤积(水库经济使用寿命)综合利用要求航深 自流引水 渔业 旅游等水轮机工作水头最小工作水头,正常高(蓄)水位与兴利(有效、调节)库容,水库在正常运用时,允许回蓄的最高水位,称正常高水位Z正。死水位至正常高水位之间的库容称兴利库容。Z正Z死称工作深度或消落深度。兴利需求地形限制移民淹没上下游衔接,防洪(汛期)限制水位与结合(公用、重叠)库容,水库汛期允许蓄水的上
4、限水位,称防洪限制水位(汛限水位)。汛限水位至正常高水位之间的库容称为结合库容。(1)完全结合:V结=V兴(兴利库容是防洪库容的一部分)或 V结=V防(防洪库容是兴利库容的一部分)或 V结=V兴=V防(兴利库容与防洪库容相同)。(2)部分结合:V结V兴 且 V结V防。(3)完全不能结合 V结=0,防洪高水位与防洪库容,当发生下游防护标准的洪水时,水库经调洪后,坝前达到的最高水位,称防洪高水位。汛限水位至防洪高水位之间的库容称防洪库容。,设计洪水位与拦洪库容,当发生设计标准的洪水时,水库经调洪后,坝前达到的最高水位,称设计洪水位。汛限水位至设计洪水位之间的库容称拦洪库容。,校核洪水位与调洪库容,
5、当发生校核标准的洪水时,水库经调洪后,坝前达到的最高水位,称校核高水位。汛限水位至校核水位之间的库容称调洪库容。,总库容与坝顶高程,校核洪水位之下的全部库容称总库容坝高与坝顶高程是两个不同的概念。坝顶高程的确定:,五、水库调洪作用,滞洪作用 将超过安全泄量的洪水临时滞蓄在水库中,当洪水减小时,再将蓄积的洪水渲泄掉,腾空库容,迎接下一场洪水;滞洪只能起削峰作用,不能减少洪水总量,单纯防洪的水库其作用就是滞洪蓄洪作用 汛期将洪水蓄积在水库中,供汛后兴利之用,防洪与兴利结合的水库这样运行错峰作用 当下游区间或支流来大洪水时,可利用上游的水库临时控制下泄流量,使干流洪水不与支流或区间洪水遭遇,使洪峰错
6、开,孔流,堰流,六、水库防洪调度进展,1、洪水大小2、调度规则,水位或标准调度规则制订,1 水库设计洪水,设计洪水是依据某实际洪水(典型洪水)加工而成的“虚拟”洪水对典型洪水分段重构:洪峰流量、时段洪量(1日、3日.),同倍比放大法,“峰比”放大“量比”放大,2 固定泄流,单级或多级,3 防洪多级调节,先下游防洪标准,防洪设计标准,校核标准,七、实时防洪调度,开 始,实 时 洪 水 预 报,选 择 方 案 生 成 模 式,输 入 调 度 控 制 条 件,生成方案集,方 案 评 价 与 选 择,方 案 灵 敏 度 分 析,选择实施方案?,泄 洪 设 备 操 作,次洪结束否?,结 束,N,Y,N,
7、Y,实时调度流程,用新的更高精度的预报信息替代原先相应时段的预报值信息修正采用当前水库实际值(初始状态)重作调度,得到新的实施方案状态修正,实时洪水调度“前向滚(卷)动”特征,预报,调度,实施,预报,“前向滚(卷)动”特征有利于实时校正,实时防洪调度目标,不增加防洪风险的前提下,追求兴利效益最大化 经济指标:发电收入 供水收入 实物指标:发电量 供水量 不影响兴利效益前提下,追求防洪效益最大化或防洪风险最小化 削峰率 超过特定流量的时间 实时空闲库容 超额洪量,实时防洪调度约束条件,洪水调度关心三个主要指标水库的最高水位 水库自身和上游防洪(如果库区有淹没)的效益最大下泄量 体现了下游的防洪效
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