流域水资源调度（共7篇）
流域水资源调度 篇1
我国是一个水资源紧缺的国家,随着国民经济的迅速发展和人口的增长,用水量不断攀升,缺水矛盾已经上升为水资源的首要矛盾;同时我国又是世界上洪涝灾害最为频繁和严重的国家之一,洪涝灾害对社会经济造成的损失占各种自然灾害的首位。流域水资源问题已成为严重制约经济、社会和生态环境持续发展的瓶颈。解决这一问题的措施就是实现流域水资源统一调度及跨流域调水。
1 水资源调度概念及分类
1.1 水资源调度的概念
水资源调度是水资源管理工作的重要内容之一,是水资源管理决策由规划、计划和方案到水资源实施、配置的具体手段,是落实江河流域水量分配方案并配置到具体用水户的管理过程。
水资源调度概念目前没有确切的定义,一般常用的是水量调度或水利调度,有的也以水库调度来代替,但水资源调度是一个宏观概念,涵盖的内容极为广泛,而水量调度、水利调度、水库调度则主要指具体的调度内容,应属于水资源调度的范畴之内。
1.2 水资源调度分类
水资源调度按照调度方法可分为常规调度和优化调度;按照调度的时间可分为年、月、旬调度甚至更加细化的周、日调度和实时调度;按照调度内容可分为防洪调度、排涝调度、灌溉调度、供水调度、排沙调度、发电和生态调度等,也可划分为综合调度和单一目的调度。无论水资源调度如何划分,其实质主要是围绕水利工程(主要指水库)和水量两个要素进行的调度,通常人们以水量调度或水利调度来代表水资源调度。
2 水资源调度技术及方法
国际上以水资源系统分析为手段,水资源合理配置为目的的实践研究,最初源于20世纪40年代Masse提出的水库优化调度问题,50年代中期创立了系统工程并在水库(群)优化调度中得到广泛应用。我国水资源调度研究相对起步较晚,但发展较快。20世纪60年代初我国开始了以水库优化调度为先导的水资源分配研究,但比较深入的研究是在80年代开始的,并运用到防洪调度研究中。随着数学规划理论的日渐完善和计算机技术的广泛应用,调度方法更加丰富。与水资源调度分为常规调度与优化调度相对应,水资源调度方法可分为常规方法和系统分析方法。
2.1 常规方法
常规方法是以调度准则为依据,利用径流调节理论和水能计算方法,并借助于水库的抗洪能力图、防洪调度图等经验性图表实施防洪调度操作,是一种半经验、半理论的水库调度方法[1],包括时历法和统计法。1926年莫洛佐夫提出水电站水库调节的概念,其后逐步发展形成以水库调度图为指南的水库调度方法,这种方法一直沿用至今。但常规方法存在着经验性且不能考虑预报,调度结果也不一定最优,所以一般只适用于中小型水库群的防洪联合调度。
2.2 系统分析方法
20世纪50年代以来,随着系统工程的迅速发展与广泛应用,系统分析方法被引入到水库群优化调度研究中来,一般可分为数学规划及概率模型两大类。数学规划在系统分析中占显要地位,其中包括线性规划、非线性规划、动态规划、多目标优化技术等;概率模型考虑事态发生的不确定性,包括排队论、马尔可夫决策过程、系统可靠性分析。另外还有模拟算法、大系统分解协调法及现代启发式智能算法等。
2.2.1 线性规划
1939年由法国数学家傅立叶提出线性规划的想法,但未引起注意;1947年美国数学家Dantzig提出线性规划的通用解法,为这门学科奠定了基础。线性规划法是水资源流域应用最早且最广泛的规划技术之一,有成熟的算法和应用程序。1967年,Hall等[2]建立了线性规划和动态规划的耦合模型,对水库优化问题进行研究。1973年, Windsor[3]将线性规划应用于水库群的联合调度,将函数间的非线性关系进行了线性化处理,并利用单纯形法或混合整数规划法求解。我国也有一些该学科的研究成果。王厥谋[4]建立了丹江口水库线性规划模型,考虑了河道洪水变形和区间补偿问题。都金康等[5]提出了并联水库群洪水调度模型,利用线性规划法求解。王栋等[6]建立了淮河流域混联水库群最大防洪安全保证的线性规划模型。
2.2.2 非线性规划
由于非线性规划模型中的目标函数或约束条件是非线性的,其计算过程比较复杂,目前没有可行的解法和程序,通常将非线性问题转化为线性问题求解,或与其他方法结合。Under等[7]利用非线性规划理论和洪水演算原理,提出了实时调度优化模型及其算法。罗强等建立了水库群系统的非线性网络流规划法,并提出了逐次线性化与逆境法相结合的求解方法[1]。
2.2.3 动态规划
动态规划法是处理多阶段决策问题的有效方法,是水库群优化调度中应用最广泛的数学规划法。最早将动态规划法应用于水库优化调度的是美国的Little[8],他提出了基于随机径流的水库优化调度数学模型。Turgeon[9]运用随机动态规划和逼近法解决了并联水库群的优化问题。Ahmed[10]对建立的5个水库系统进行主成分分析,寻求一个降维模型,然后使用随机动态规划对降维模型求解。国内对动态规划法的研究十分广泛,虞锦江等[11]基于最可能洪水概念提出了水电站水库洪水优化控制模型;李文家等[12]以下游超过防标洪水最小的原则,建立了3个水库联合调度防御下游洪水的动态规划模型;付湘等[13]利用该法建立了一个多维动态规划单目标模型进行防洪调度。该方法的不足之处是,当水库数目增加时,会产生维数灾问题,针对此问题需借助一定的方法来降维。
2.2.4 多目标优化技术
水资源调度兼顾防洪、灌溉、发电等多方面效益,决定了流域水资源调度的多目标特点,因而多目标优化法的引入势在必行。Beckor[14]用约束扰动法研究了水库群系统的多目标问题;Mohan等[15]对印度5个水库群建立了一个线性多目标模型。我国的董子敖等[16]提出了计入径流时空相关关系的多目标多层次优化法;吴保生等[17]提出了并联防洪系统优化调度的多阶段逐次优化算法,成功地解决了河道水流的滞后影响;杨侃等[18]应用多目标和大系统分解协调方法对串联水库群水量宏观优化调度问题进行分析和研究,建立了基于多目标分析的库群系统分解协调宏观决策模型。多目标分析法可考虑不可公度目标的组合以及更多的实际影响因素,可明晰获得权衡系数,因而有着更大的实用性。
2.2.5 大系统协调分解
大系统具有高维性、不确定性、规模庞大、结构复杂、功能综合因素众多等特征,分解协调法几乎贯穿于大系统理论的所有方面。目前,大系统分解协调法在水电站水库群系统调度领域渐受重视。Jamshidi[19]应用分解协调技术解决了Grande流域开发问题。张勇传[20]利用大系统分解协调的观点,对2个并联水电站水库的联合优化调度问题进行了研究,引入偏优损失最小作为目标函数,对单库最优策略进行协调,以求得总体最优。谢新民等[21]研究和提出一种基于大系统理论和传统动态规划技术的水电站水库群优化调度模型与改进目标协调法,有效地克服了动态规划的“维数灾”问题。卢友华等[22]根据大系统分解协调的原理,提出递阶模拟择优的方法,对义乌市水库系统模拟运行引进调度线,合理地解决了多水源、多用户、多保障率的问题,取得了满意的效果。
2.2.6 模拟模型法
模拟模型是利用数学关系式描述系统参数和变量之间的数学关系,详细地描述系统的物理特征和经济特征,并在模型中融入决策者的经验和判断,概念易于理解且便于使用[1]。最早的水资源系统模拟是20世纪50年代,美国陆军工程师兵团以整个系统的发电量最大为目标,模拟了密西西比河支流上6座水库的联合调度。雷声隆等[23]针对南水北调东线工程的水库调度问题,提出了自优化模拟模型与技术,使得水库调度在模拟迭代过程中实现自优化。李会安等[24]利用自优化模拟技术建立了黄河干流上游梯级水量实时调度自优化模拟模型。
2.2.7 现代启发式智能方法
随着系统工程理论和现代计算机技术的发展,特别是现代智能启发算法的兴起,在常规优化算法求解困难时,现代智能优化算法便开始体现优势。
a. 遗传算法。遗传算法是模仿自然界生物进化过程中自然选择机制而发展起来的一种全局优化方法,由Holland在20世纪70年代初期提出,是演算算法的重要分支。East等[25]假设在入库流量已知条件下使用遗传算法,应用线性规划及动态规划,求解4个水库问题。Oliveira等[26]利用合成流量,将遗传算法应用在假想的并联2个水库的操作策略上。Huang等[27]将随机动态规划与遗传算法相结合求解了2个并联水库的优化调度问题。黄强等[28]将遗传算法与系统模拟相结合,制定梯级水库优化调度图的理论及方法,并以乌江上游梯级水库为研究对象,绘制了梯级水库优化调度图。
b. 人工神经网络。人工神经网络以生物神经网络为模拟模型,具有自学习、自适应、自组织、高度非线性和并行处理等优点,是目前国内外比较流行和具有发展前途的系统之一。Park等[29]用分段二次费用函数逼近非凸费用函数,证明了神经网络用于非凸费用函数的经济负荷调度的可能性。胡铁松等[30]基于Hopfield连续模型,建立了一般意义上的混联水库群优化调度的神经网络模型,通过BP网络对样本的学习得到水库群优化调度函数,并应用于3个并联水库的调度。缪益平等[31]在2003年利用神经网络强大的非线性映射能力建立了水库调度函数的神经网络模型,并用该模型对湖南凤滩水库调度进行了模拟。
此外,蚁群算法、退火算法、粒子群算法等新型智能算法在水资源调度流域也得到广泛的应用。近年来,系统科学中的对策论、存贮论、模糊数学和灰色理论等多种理论和方法被引入,极大地丰富了水资源系统联合调度问题的研究手段和途径。
3 国内水量统一调度实践
我国的流域水量统一调度工作,总体上起步较晚,但发展较快。20世纪60年代初我国开始了以水库优化调度为先导的水资源分配研究。20世纪90年代以前,除个别流域由于水资源供需矛盾尖锐难实现水量统一调度,其他流域均开展了以发电和供水为主的局部河段的水量调度工作,其水利建设主要以工程配置为主,仅在局部地区出现过调水工程,没有现代意义上的水资源调度。
近年来,我国水资源调度工作取得了长足进展,在维护经济社会可持续发展、建设修复生态等方面发挥了显著作用。同时水资源调度的内涵不断丰富,调度理念不断发展,调度服务的领域不断拓宽,已呈现出三个较为明显的变化趋势,即从应急调度发展到常规调度,从单纯的水量调度到水量与水质的统筹考虑,从单纯服务于生产生活到为兼顾改善生态环境调水。
总体上来说,我国水资源调度工作的发展经历了两个阶段,即从1949年新中国成立初期到20世纪90年代,水资源调度以水利工程的兴利调度和跨流域调水为主,较少从流域水资源综合利用考虑,北方河流的水资源调度不考虑河道内生态环境用水,造成江河断流,尾闾湖泊干涸;2000年以来,水资源调度逐步重视河流自身的生态用水,统筹兼顾,综合协调,依据可持续发展的要求,逐步开展了黄河流域的全河水量调度、黑河和塔里木河流域水量统一调度、扎龙湿地补水、南四湖生态调度补水、引江济太等跨流域、远距离的多项水量调度工作,逐渐形成了抗旱应急、中期供需平衡、长期生态维系的综合调度体系。
目前,我国以流域为单位的水资源统一管理和调度的格局已初步形成,黄河、黑河、塔里木河流域的水量统一调度已步入了正常调度,在调度原则、调度方法、调度技术等方面日趋成熟, 2006年国务院以行政法规的形式颁发实施了我国第一个流域性的水量调度法规——《黄河水量调度条例》,其他一些河流的水量调度工作也逐步展开。我国水量调度的现状如下:
a. 在调度管理体制上,实现了流域管理与区域管理相结合的水量调度管理体制。
b. 在调度技术上,通过应用水文预报、需水预测、信息技术及远程监测、监控、监视及水库优化调度等技术,使得水量调度断面控制和总量控制得以更加合理、可行,保障和提升了水量调度的精细水平。
c. 在调度方案上,形成了年计划、月方案、旬方案、实时调度指令等长短结合、滚动调整、实时调度方案编制和发布体系。
d. 在调度监督检查上,实现了水量调度行政首长负责制和水量调度监督检查制度,保证了调度顺利实施。
e. 在调度手段上,通过行政、法律、技术、经济及工程手段,实现了综合实施水量调度。
f. 在调度原则上,实行了总量控制,以供定需,分级管理、分级负责,即国家统一分配水量,流量断面控制;省(自治区、直辖市)负责用水配水,重要取水口和骨干水库统一调度的原则。
4 水资源调度研究存在的问题及展望
水资源紧缺导致了各用水部门之间的矛盾,只有通过更高一级的管理部门对各用水部门进行协调和沟通,上下游统筹兼顾,需水计划与来水预报结合,在流域级上进行水资源的统一分配,才能使有限的水资源得到合理的配置,解决用水单位之间的矛盾,这些都为水资源的管理调度积累了宝贵的经验,为其他河流的水资源调度提供了借鉴。
纵观水资源调度研究历史,早、中期水资源调度主要是集中在如何建立调度模型与求解模型两个方面,侧重于调度理论研究。近10年来,理论研究已日渐成熟和完善,不少研究成果相继问世,但实际应用的却较少,未能形成一种实用、成熟的调度方法,未能真正起到理论指导实践的作用。因此,今后水资源调度研究需注重与生产实际相结合,注重研究成果向生产实践的转化,以弥补理论研究与实际应用的鸿沟。
水资源调度研究在我国北方水资源极度匮乏流域或区域开展较多,解决的是河流断流、湿地退化、海水倒灌、区域盐碱化、沙漠化等极度水资源危机问题。近年来,随着经济社会发展对水利新需求的提高,南方丰水地区的水资源问题日益突出,如何在我国南方地区开展水资源调度研究,探索其理论和方法是亟须解决的问题。
水资源调度是一个涉及面广、牵涉利益复杂和部门多的大系统管理和决策问题,其研究在理论和生产实际中都有着重要的价值。随着水资源调度理论研究的不断深入,尤其是一些新理论、新学科、新技术的不断发展,水资源调度研究也逐渐由理论研究转向实际应用,由单一方法转向多技术综合等。21世纪水资源调度必将取得更大发展,主要可概括为以下几个方面:
a. 考虑生产实际中水库调度的复杂性和水资源系统的“非结构化”特点,引进系统识别思想,采用模拟与优化相结合的方法,研究模型简单、求解迅速、便于决策者参与、能根据实际情况快速给出“满意解”的模拟优化调度模型和求解方法。
b. 大型水资源系统是跨部门,跨区域的复杂大系统,为了使整个系统获得尽可能大的利益,研究一条河流、一个流域的水资源调度将是未来的发展方向。
c. 利用现代成熟的计算机技术建立水资源调度专家决策支持系统,并在生产实践中推广应用,从而更加及时、准确、自动和直观地为决策者提供可靠的依据。
摘要：介绍了水资源调度的概念及分类,概述了该研究领域的技术理论与方法,总结了国内水量调度的研究现状,对近年来水资源调度研究存在的问题做了初步分析,并对今后工作进行了展望:今后水资源调度研究需注重与生产实际相结合,注重研究成果向生产实践的转化,以弥补理论研究与实际应用之间的鸿沟。
关键词：流域,水资源调度,综述
流域水资源调度 篇2
我国是水资源十分短缺的国家,人均水资源占有量不到世界人均占有量的1/4,同时我国又是世界上洪涝灾害发生最频繁的国家之一,有2/3的国土面积、半数以上的人口、35%的耕地、2/3的工农业总产值受到洪水的严重威胁。面对亦旱亦涝的水情,研究利用现有水利工程的优化调度,协调缺水与洪灾之间的矛盾,是投资小、回报高,且不破坏生态环境的方法,不失为解决我国水问题的有效途径之一[1]。
结合计算机技术、GIS(地理信息系统)、河流水流仿真技术、流域产汇数学模型为一体的流域水库群水资源调度系统,融入了全流域综合考虑,适度承担风险等现代水库管理、调度理念。系统采用图形界面、自动优化计算、人机交互等途径协调流域内具有防洪、灌溉、发电、航运、养殖、城市及工业供水等多种功能大中型水库的不同用水目标对水库蓄水、泄水量和时间要求所发生的冲突,可避免或减少洪灾损失,有效提高水资源利用率[2,3]。
1 系统结构及功能
流域水库群水资源调度系统采用C/S(Client/Server)结构,使系统的开放性得以保证。可以嵌入其他相关水动力、水文和水库调度模型,实现与已有模型方法的无缝结合,对整合已有方法、提高工作效率具有明显的促进作用。系统以实时水雨情库、历史水文数据库、空间数据库为基础;数据处理、模型、计算方法、表格、图形为分析工具;GIS为交互界面。
系统功能主要包括:系统维护管理、信息查询、水情预报与水库调度、全球眼水情视频。具体功能与操作菜单对应如表1所示。
2 系统关键技术
2.1 框架结构中的分层处理
将系统分为人机交互控制、计算应用服务、数据基础服务3个层次:
1)系统人机交互控制层(即人机交互界面),基于GIS技术的信息查询应用模式和可视化多层次的空间图形操作界面,提供直观、清晰、方便、灵活的系统操作和控制环境。
2)系统计算应用服务层(即系统计算模型、信息服务等),依照系统的应用种类进行功能划分,由水情信息服务系统、水情监测对比分析、水情预报分析模型等部分组成。各组成部分采用模块化开发,以利于进行系统设计和开发的工程化管理,也便于在系统建立过程中进行技术整合、系统总装、调试、测试和运行管理。
3)系统数据基础服务层(即支持系统运行的数据环境),提供支持系统运行环境包括硬件、软件环境,数据基础服务层是软件环境组成部分,有水情监测、水雨情、模型参数及成果、系统管理、地理信息空间等数据库,从系统功能层次及其整体结构上看,系统是一个采用多库结构面向水情监测分析的系统。
2.2 GIS应用
水资源调度系统需要很多基础数据的支持,如水文、河道断面、防洪工程、区域数字地面高程、社会经济等数据。这些数据大多与现实中的某一特定的位置或区域(点、线或面)相联系,而且有些数据还具有空间属性。GIS是一种综合分析和处理数据空间分布的新技术,能够使空间数据的处理维护更为迅速高效。采用嵌入GIS控件mapobject,使GIS与模型计算、数据库等无逢连接。以GIS为交互界面轻松实现图形导航、放大、缩小、漫游、标注、图层控制等基本功能。流域水资源调度系统中GIS的主要专题图层如表2所示。
2.3 分布式水情预报
准确的水情预报是水库合理调度的前提。水情预报模型采用基于GIS分布式模型。分布式水情预报模型是指模型结构中各水文要素具有空间的分布特性和随时间变化的动态特性,其特点是具有物理基础,能描述水情的时空变化过程;能及时地模拟出人类活动或农作物生长变化对水情的影响[5]。
分布式水情预报模型的主要思路是:根据GIS的行政区、地形、土壤分布、土地利用等图层将流域划分成若干子区域,对每个子区域分别输入不同的降雨、蒸发,根据选用的产汇流模型(如新安江模型)计算径流过程[6]。基于GIS的分布式水情预报模型框架如图1所示。
2.4 水库调度计算
1)调洪计算基本方程。水库洪水调度通常根据预报入库洪水过程和水库运行规则推求下泄流量过程和库水位过程。水库调洪是在水量平衡和动力平衡的支配下进行的。
在Δt时段内,入库与出库水量之差,应等于该时段内水库蓄水量的变化。水库水量平衡方程为:
式中:Q1、Q2分别为时段始末的入库流量;q1、q2分别为时段始末的出库流量;V1、V2分别为时段始末的水库蓄水量;Δt为计算时段长。式(1)中Q1、Q2均为已知,根据起调条件,调洪起始水位也为已知,即q1、V1为已知,Δt可选定,未知数有q2和V2,因此方程不能独立求解,还需建立第2个方程。
对于某一水库,当泄洪建筑物的型式、尺寸一定时,泄流能力q取决于泄洪设施的水头或水库蓄水量V,故水库泄流方程可写为:
或q-V曲线。从起调条件开始,逐时段连续求解上述2方程,即可完成洪水调度计算。从不同的关注点出发,即有不同的调度模型。
2)泄量控制调度模型。泄量控制调度模型是固定泄量的调洪计算,约束条件是泄洪设备的泄洪能力。计算规则是根据输入的理想泄量,应用水量平衡式计算相应的库水位过程。在该模型中水库的最高水位是自由变量,其目的为在保证水库泄量不超过设定值的前提下,使水库的最高水位最低。
将式(1)改写成:
假设调度期的泄流过程q2逐时段连续计算V2,通过水位-库容(H-V)关系推求库水位过程。
3)水位控制调度模型。水位控制调度模型关注水量平衡中的Vt因子,将控制水位作为控制约束条件,其目标是在保证库水位控制的前提下,使水库的下泄量最小。模型计算的控制条件包括:汛限和调度期最高控制水位。模型求解准则为:a)水库刚涨水时,库水位未达到汛限水位,出库流量等于当前出库流量;b)随着入库流量不段增大库水位也不断增高,当库水位达到汛限水位时,下泄流量等于入库流量;c)当入库流量进一步增加达到并超过调度期最高控制水位时按泄洪能力泄流;d)当库水位回落到控制水位后,来多少泄多少,即泄洪流量等于入库流量。
3 系统应用
3.1 流域水库概况
霍童溪位于福建省东北部,上游主流棠口溪,发源于政和、屏南、周宁3县交界的鹫峰山脉东麓,自西北折向东南流经屏南县的岭头、棠口等地,沿途有金造溪、后垅溪等支流汇入,棠口溪和后垅溪于金钟渡汇合后称霍童溪干流,再向东流经宁德市区及、霍童、九都、八都等乡镇后注入三沙湾。霍童溪主河道长126 km,流域面积2 244 km2,平均坡降6.2‰[6]。
流域内主要有后垄一二级、溪尾、洪口等大中型水库,设有礼门、岭下等15个遥测雨量站。水情预报调度信息来自于流域内遥测雨水情站网。霍童溪流域大中型水库及遥测雨水情站网如表3所示。
3.2 预报调度实例
2009年8月7～10日流域内有1次降雨过程累积降雨191 mm,流域时段平均最大降雨11 mm/h,出现在2009-08-09T10:00。洪口水库预报作业时(2009-08-09T10:00)水位158.40 m,依据预报结果2009-08-10T06:00洪口水库水位将达162.77 m超汛限水位(162.70 m),并仍有上涨趋势,按调度规则需弃水泄洪。调整调度方案,提前加大发电流量至253 m3/s,进腾库发电,库水在计算时段(24 h)内涨至162.09 m未达汛限水位。这样在计算的24 h内可少弃水1 093万m3,多发电2400 MW。
4 结语
目前,我国的水库调度多以防洪为重,未考虑洪水的资源性,水库调度仅关注汛期限制水位,在汛期,一旦发生水库超过汛期限制水位即要求水库泄流,降至汛期限制水位。这种粗犷式的调度往往造成洪水后干旱缺水的局面,严重影响水库流域内生产、生活及生态[7]。上述计算实例表明:应用流域水库群水资源调度系统可有效提高水资源利用率。
建国以来,我国建成的大中小型水库总库容约为450多亿m3。其中许多水库兼有在防洪、灌溉、发电、航运、养殖、城市及工业供水等多种功能。对于综合利用的水库,不同的用水目标对水库蓄水、泄水的水量和时间要求常常会发生冲突。例如,发电希望水库泄流量越稳定越好,在农作物生长期内的农业灌溉需要较多的水量,防洪则需要在预测到洪水到来时提前降低水库的水位。因此,推广使用流域水库群水资源调度系统,可获得兼顾各种需求的水库调度方案,前景广阔。
参考文献
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面向生态的流域梯级电站调度研究 篇3
1 流域内梯级电站优化调度
优化调度的前提是流域内要有一定的水量调节, 实现水利系统的优化目标以达到优化求解的目的, 由于水位以及流域降水等因素的限制, 在进行流域内梯级电站调度的过程中必须考虑到流域内水位、流量等实际情况。
2 优化调度的注意事项
优化调度要注意统一性、经济性以及安全性等几个方面的因素。如果流域内的河流之间的联系性较强, 那么就必须针对流域内的各梯级电站实施统一的调度以及有效的对汛期的水量进行控制, 有利于实现电站之间的协调。如果流域内的时空降雨量分布不均匀, 那么电站的优化要以提高水量为基础, 减少对水资源的浪费, 对水资源进行合理的利用, 以实现梯级流域内的水资源的有效利用, 实现水位调节与电站的优化调度。由于一些水电站的梯级较多且组成结构较为特殊复杂, 因此要求在电站的管理上要加以严格的控制与把关, 加强计算机啊网络系统的监管, 及时有效的对流域内梯级的库容量进行调整, 随时保持水位与流量以及与各级电站能量之间的相互适应。
3 生态环境效应的特征表现
累计效应的发生是与过去、现在以及未来可预见性活动相结合的且对生态环境产生一定影响的的一种生态环境的影响方式, 人们对其进行的了解往往会通过一个全新的角度, 当区域的生态环境在处于可持续发展的临界点时, 其自身的生态环境的影响开发就会与其他开发活动的生态环境的影响相累积, 以此产生环境累计效应。
4 累积效应的两个特征
累积效应的特征可以分为两个方面:时间累积特征与空间累计特征;空间上的所产生的累积现象是由于空间间距的距离过小而造成的, 空间累积根据不同的表现方式可以是局部的或者是全球的, 其外形又可以分为点状、线状以及面状, 空间上的累积又可以用累积度来表示环境的变化与累积变化之间的变量关系。时间上的累积是一个连续不断的且规则性不强的一种累积形式, 时间累积所产生时间是可长可短的, 累积频率是时间上累积的一个重要的表现形式, 它主要是指在在某一特定的累积影响的区域在一段时间内所产生的累积效应的时间比率。
5 影响效应的因素
流域阶梯的开发对生态环境产生的累积效应其表现形式也是多样的, 梯级与梯级之间在对环境因素的表现上会起到一定的协同作用, 同样也会起到一定的抗拒作用, 流域内的梯级开发对区域内的水电工程及生态环境的发展产生了一定的影响, 效应的影响具有群体性、系统性、累积性以及潜在性、波及性的特征。
影响效应的群体性, 实质上是梯级水电工程对生态环境的影响所累积形成的, 对于大的水力工程与相对于而言较小的水力工程的影响效应的综合要根据其实际情况来进行判定, 这就是人们所常说的梯级流域对生态环境影响的群体效应。
影响效应的系统性, 是流域梯级的开发为生态建设提供了一个综合社会、经济、文化以及自然的生态工程群, 系统内的各个要素之间是相互作用且相互牵制、相互影响的个体, 它是极具整体功能与综合效益相结合的群体, 在工程建设的过程中, 人类对于自然的干扰在无形中增加了许多, 同时, 它对生态环境的影响性质以及影响因素和后果都是系统性的。
梯级流域对生态环境的影响中一个最为突出的特征就是累积性, 生态环境因素的变化受到了除工程以外的其他梯级工程的影响, 这些影响都是在不断的积累中形成的, 因而具有累积性。流域梯级开发对生态环境的影响范围相对于一般的工程对环境产生的影响范围更为广泛, 它的影响范围还随着工程的施工以及运行的范围变化。水电工程的建设对生态环境的变化和影响在一定程度上具有潜在性, 流域内所建梯级的多少直接影响到该区域生态地理环境的变化, 地震、谈以及滑坡等潜在的可能性大大增加。
6 流域梯级开发的生态环境累计效应
水温作为水生生态系统最为重要的一个因素, 它的存在对于水生生物的生存以及繁衍和水生生物群种的结构与分布在不同的程度上产生了一定的影响, 并能影响到水生生态系统的稳定性以及物质循环。当某一流域在建成蓄水后, 由于水位的伏涨会导致水温的不同, 在进行流域梯级开发时, 要在改变河道径流的年内分配和年际分配的基础上对水体的年内热量分配给予适当的改变与调整。
在区域梯级水电工程建成蓄水后, 各流域内的泥沙含量也在不断的增加, 其主要来源有:水土流失、岸体的滑坡以及矿物资源开发后造成的环境污染。由于人口的增加使得社会生存压力的增大, 一些地区人们无限制的开垦土地, 致使植被破坏造成水土流失, 流域的梯级开发使流域内的泥沙集聚在流域内, 这是一种相对缓慢且长期延续的泥沙淤积所造成的;在对水电工程进行建设的过程中, 会造成一种相对快速的且集中的泥沙堆积, 工程建设造成的水土流失的主要区域是在施工区域, 施工的过程中由于主体开挖以及石料开挖等实际情况只是地面的植被遭到破坏, 地貌发生改变, 造成水土流失。梯级流域建成并蓄水后, 在该区域内的水位会明显的提高, 水文地质以及工程地质条件也发生了相应的变化, 局部的岸体在经受一系列的变动后会使得山体滑坡, 大量的泥沙堆积在此, 流域在经过一定时间的再造之后才能达到新的平衡。矿物资源的开挖, 使得大量的尾矿产生, 这些尾矿堆积在山间及流域内, 使得环境污染的同时也造成了水土的流失, 致使大量的泥沙堆积。
7 结束语
流域梯级电站的开发建设既有单个电站对生态环境的影响, 又具有累积性、群体性以及系统性、波及性等特征, 水电流域环境的影响与保护要与生态环境相同步, 这样既可以在源头上以及环境的发展全局上将流域对生态环境的影响降到最小, 还能有效的实现水利开发效益的最大化以及对生态环境影响的最小化, 环境监管部门要依法对环境进行监理, 加强施工作业的规范化, 使流域内水电开发与生态环境保护发展相协调, 促进人与生态环境的协调发展, 从而实现流域内环境的可持续发展。
摘要：通过生态流域阶梯的调度研究, 可以充分的了解水能与水资源的利用价值, 通过研究, 不仅仅使电力企业的发展在经济效益上得到了长足的发展与提高, 还使社会经济的发展以及社会生产力产生了一定的影响, 文章在通过对生态流域阶梯的调度研究的基础上, 以一个地区的河流流域作为研究案例, 充分的指出在生态流域环境下的梯级电站调度与生态环境的协调发展以及与经济社会发展的联系以及相关的利益分析, 以此为基础, 对电站的发展提出的极具建设性的建议。
关键词：生态流域,阶梯电站,调度
参考文献
[1]卢有麟.流域梯级大规模水电站群多目标优化调度与多属性决策研究[D].华中科技大学, 2012.
[2]张慧峰.梯级水库群多目标优化调度及多属性决策研究[D].华中科技大学, 2013.
[3]许可, 周建中, 顾然, 等.面向生态的流域梯级电站调度研究[J].华中科技大学学报 (自然科学版) , 2010
[4]许可.面向生态保护和恢复的梯级水电站联合优化调度研究[D].华中科技大学, 2011.
流域水资源调度 篇4
㈠河流概况黑河是我国第二大内陆河流域, 南起祁连山中段, 东靠石羊河流域, 西接疏勒河流域, 北越中蒙边界。流域范围介于东经98°~102°、北纬37°50′~42°40′之间, 涉及青海、甘肃、内蒙古三省 (自治区) , 流域面积14.3万平方公里, 集水面积大于100平方公里。
黑河干流从祁连山发源地到尾闾居延海, 全长约928公里, 以莺落峡、正义峡为界, 分为上、中、下游, 跨越三种不同的自然地理环境。随着用水的不断增加, 部分支流逐步与干流失去地表水联系, 形成东、中、西三个独立的水系, 其中西部水系包括讨赖河、洪水河等, 归宿于金塔盆地, 面积2.1万平方千米;中部水系包括马营河、丰乐河等, 归宿于高台盆地, 面积0.6万平方千米;东部水系即黑河干流水系, 包括黑河干流、梨园河及20多条沿山小支流, 面积11.6万平方千米。出山口莺落峡以上为上游, 河道长313公里, 两岸山高谷深, 水能资源丰富, 气候阴湿寒冷, 年平均降水量200~400毫米, 是黑河流域的产流区, 出山口莺落峡多年平均径流量为15.8亿立方米;莺落峡至正义峡区间为中游, 河道长204公里, 两岸地势平坦, 光热资源充足, 为黑河径流的灌溉农业利用区, 农牧业开发历史悠久, 享有“金张掖”之美誉, 但年平均降水量仅有120毫米, 蒸发能力达1410毫米;正义峡以下为下游, 河道长411公里, 除河流沿岸和居延三角洲外, 大部分为沙漠戈壁, 属极端干旱区, 生态环境脆弱。
㈡经济社会概况张掖市地处黑河中游, 集中了全流域95%的耕地、91%的人口和80%以上的生产总值, 现状总人口约128万人, 其中农业人口84万人, 城镇人口44万人。全年实现生产总值169.86亿元, 其中, 第一产业增加值49.23亿元, 第二产业增加值65.03亿元, 第三产业增加值55.60亿元, 三产比例为29∶38∶33;人均生产总值13285元, 城镇居民人均可支配收入9315元, 农村居民人均纯收入4515元。张掖市现有耕地面积586万亩 (灌溉面积520万亩、山旱地66万亩) , 保灌面积380万亩。2008年张掖市粮食总产量达到9.5亿公斤, 其中外销6.6亿公斤。
㈢水资源概况张掖市境内有可供开发利用的大小河流26条, 多年平均地表水资源量24.75亿立方米, 其中, 黑河干流为15.8亿立方米, 梨园河支流2.37亿立方米, 其他沿山支流共6.58亿立方米。另外地下水与天然径流不重复利用的地下水资源量为1.75亿立方米, 水资源总量26.5亿立方米, 可使用量仅为17亿立方米。现状人均占有量为1250立方米, 为全国平均水平的57%, 亩均占有511立方米, 为全国亩均水平的29%, 属资源型中度缺水地区。按现有人口增长速度, 到2015年, 人均占有水资源量将降为1000立方米, 成为极度缺水地区。
二、水量调度实践
㈠水量调度依据1992年和1997年, 原国家计委及水利部先后两次对黑河水量分配提出具体预案:即“在莺落峡多年平均来水15.8亿立方米时, 分配正义峡下泄水量9.5亿立方米”, 不同保证率所对应的分配指标见表1[1]。同时指出:“重大问题决策以后, 由地方政府负责具体贯彻执行, 并纳入行政首长负责制”。
单位:亿立方米
黑河水量调度有以下基本原则[1]:一是年度总量控制原则, 即对正义峡下泄量和下游鼎新、东风场区等用水户用水量实行年总量控制;二是分步实施、逐步到位的原则, 即黑河干流中上游综合治理主要任务完成以前的1999~2000年、2000~2001年、2001~2002年三个调度年, 当莺落峡多年平均来水15.8亿立方米时, 相应正义峡下泄指标分别为8.0亿立方米、8.3亿立方米和9.0亿立方米, 以后转入9.5亿立方米的正常调度指标。年度水量调度的具体时段为上年度11月11日至下年度11月10日 (称为一个调度年) 。
㈡水量调度成效2001年2月, 国务院第94次总理办公会议确定实施黑河流域近期治理, 要求到2003年, 实现当黑河莺落峡来水15.8亿立方米时, 正义峡下泄量为9.5亿立方米的分水目标, 逐步恢复黑河下游的生态系统。2000年, 黑河流域正式开始跨省际水量调度。
自实施黑河水量调度以来, 张掖市各级政府和广大干部群众讲政治、顾大局, 发扬团结治水的精神, 牺牲局部利益, 克服重重困难, 精心组织调度;2002年首次将水送到东居延海, 2003年将水送到干枯43年之久的西居延海, 实现了东居延海自2004年以来连续不干涸的历史性突破, 最大水域面积达45平方公里, 使东居延海水域面积超过二十世纪五十年代水平。此项举措使得下游生态环境得到了明显改善, 植被得到恢复, 天然植被的盖度、密度明显增加, 以草地、胡杨林和灌木林为主的绿洲面积增加了40.16平方公里;沙地与戈壁面积减少了54.69平方公里, 盐碱地面积减少了24.84平方公里, 新增湖泊面积25.56平方公里;地下水下降的趋势得到明显遏制, 水位回升0.22~0.79米, 不仅遏制住了下游额济纳旗生态环境恶化的趋势, 而且使整体生态环境状况明显好转。十四年来累计向下游输水131亿立方米, 占来水总量的57%, 受到了水利部、国务院等上级部门和领导的充分肯定。
三、中游调水出现的问题
㈠分配中游的用水量偏少实施黑河水量调度后, 留给中游的6.3亿立方米水量, 无法满足中游灌区生产、生活、生态用水, 导致水资源供需矛盾相当突出, 每年都有近60万亩农田受旱减产, 造成群众上访不断, 影响了社会稳定。分水方案照顾了中游地区枯水年份用水, 加大了丰水年份正义峡断面下泄指标, 加之方案制定时的基础条件发生变化, 枯水年份好勉强可以完成任务, 但遇到丰水年份时, 所确定的调度指标根本无法完成。
㈡中游生态出现局部恶化地处黑河中游的张掖市是跨省际水量调度的主体, 在下游生态得到全面恢复、经济社会取得快速发展的同时, 中游的张掖市却因用水不足, 生态和经济受到严重影响。主要表现为局部生态林死亡、湿地面积萎缩、土地荒漠化加剧等, 同时, 经济缺乏活力、停滞不前。中游逐渐显现的生态和经济等深层次问题, 直接影响到中游经济社会可持续发展, 威胁整个流域和谐社会的构建。
㈢调水技术指标存在偏差黑河分水关系是依照理论曲线确定的, 来水越多, 相应下泄更多, 尤其是当上游莺落峡来水超过15.8亿立方米后, 依照理论曲线, 出现来水与下泄关系为1∶1.18, 而中游用水恰好相反, 来水越多用得越少。2007年适逢黑河来水偏丰, 尽管全年采取6次统一闭口、实施调度时间长达106天, 仍无法完成年度下泄指标。
㈣总体规划与调水指标确定存在时间差黑河调水指标主要依据《黑河干流 (含梨园河) 水利规划报告》确定, 但该规划与二十世纪八十年代初定稿, 未能考虑当时的中游生态用水, 也没有预留未来生态用水指标。规划确定的用水指标在10多年后确定为调水指标, 用于调水工作依据长达14年, 总时间跨度长达30多年, 在黑河水量调度实施中, 也没有考虑中游生态用水。调水以前, 张掖市生态林每年利用农闲水灌溉1~2次, 实施调水以来, 为了保证向下游调水, 生态林基本没有用水指标。加之气候原因, 近十年来, 中游生态环境已受到一定程度的影响和破坏。据林业部门调查, 自2000年以来, 全市人工林成片死亡面积达9.2万亩, 濒临死亡面积达17.3万亩, 天然湿地面积减少22万亩, 荒漠化面积增加了90万亩, 地下水位年降幅0.25~1.5米。
四、调水思路
㈠国家层面的基调黑河中游生态环境保护问题备受党中央、国务院的高度重视和社会各界的广泛关注。2009年8月, 时任国务院总理的温家宝在《甘肃情况———黑河中游生态环境持续恶化》上作出重要批示:“黑河调水对改善阿拉善地区的生态环境成效非常显著, 但要高度重视对河西走廊主要是黑河中游地区生态环境的影响, 要做到科学、合理、适度, 两者兼顾, 要注意调查研究”;同年10月, 他在甘肃视察期间, 又对黑河流域水资源利用和中游生态保护作出了重要指示:“要合理利用黑河水, 统筹兼顾向额济纳旗调水与河西走廊绿洲的保护”“要保护祁连山的冰川。没有祁连山冰川, 就没有河西走廊的生产生活生态用水”。
㈡主要政策2010年5月, 国务院办公厅以国办发〔2010〕29号下发了《关于进一步支持甘肃经济社会发展的若干意见》, 明确指出“甘肃是我国西北地区重要的生态屏障和战略通道, 在全国发展稳定大局中具有重要地位”, 在加强生态建设和环境保护, 构建西北地区生态安全屏障的过程中, 要求“巩固黑河流域综合治理成果, 保护天然湿地”“大力推广张掖节水型社会建设经验, 大力发展高效农业。”
㈢中游政府的思路张掖市委、市政府把水作为张掖发展的第一要素, 以水谋发展, 以水调结构, 按照“生态安全屏障、立体交通枢纽、经济通道”的发展背景和基本定位, 明确提出推进黑河流域综合治理, 关键是保护生态, 核心是水资源高效利用, 重点是举节水旗发展现代农业, 大力实施退耕还水, 把着眼点由过去为配合调水而建设渠系枢纽转变到发展高效节水农业和保护生态环境上来, 大力发展生态农业和绿洲经济, 促进用水结构和生产方式转变, 把水从传统农业生产中挤压出来, 一方面还水于生态, 建立节水农业与生态保护相生相伴的耦合体系, 农林水统筹, 促进自然生态保护和恢复;另一方面, 腾出用水空间支撑工业发展。
五、结语
黑河中游水资源已严重超载, 加之受气候变化影响, 生态环境日趋恶化, 本就脆弱的绿洲生态屏障一旦破坏, 北部巴丹吉林沙漠将南移, 大片森林、草原、绿洲、湿地将被吞噬, 祁连山北麓生态涵养区将被侵蚀, 不但危及整个黑河流域的生存发展, 而且将会对河西走廊大通道的安全构成威胁, 绿色走廊将有可能被沙漠阻隔, 这必然会影响到整个西部地区的健康发展与稳定, 关系国家发展和各民族和谐相处的长远大计。黑河流域向下游调水, 是以牺牲中游的利益为代价的, 在下游生态环境迅速恢复的情况下, 必须尽快对中游生态环境恶化苗头和趋势等问题做出正面应对, 建议调水基本思路由现行的断面水量指标调度向满足下游生态需水为衡量标准转变, 更多地关注流域生态全面均衡恢复, 确保上、中、下游的和谐发展和流域水资源的永续利用。主要思路:一是适当调整下游调水指标, 将莺落峡多年平均来水量15.8亿立方米, 下泄9.5亿立方米的指标, 调整到下泄8.5亿立方米, 将1亿立方米的水量留做中游生态用水和经济社会发展;二是按照稳丰增枯的原则, 修正丰水年和枯水年调度指标;三是研究出台调水生态补偿机制, 适度弥补中游实施跨省际调水造成的自身经济社会发展的损失;四是加大对中游生态和现代农业建设项目的资金投入, 支持张掖建立节水农业与生态保护相生相伴的耦合体系, 使得中游能节出水来, 向下游能调下水去, 建立黑河流域综合治理的长效机制, 以促进全流域健康协调发展。
参考文献
[1]冯嘉兴, 丁宏伟, 陈建生, 等.张掖市甘州城区及外围地下水位上升原因分析[J].干旱区研究, 2008, (4) .
流域水资源调度 篇5
中国历来十分重视中小水电的开发建设。中小水电站群虽然规模较小, 但综合效益十分显著, 不仅可以充分利用当地水能资源, 对于改善当地居民的生产生活环境, 促进当地经济建设都有十分积极的意义。全国近1/2的地域, 1/3的县市, 1/4的人口主要靠小水电供电, 小水电在我国能源结构中占有非常重要的地位[1]。与中小流域梯级水电火热开发建设局面的相比, 针对中小流域梯级水电优化管理调度的研究尚不十分匹配, 造成上下游水资源分配不合理的现象。随着越来越多中小流域梯级水电站群建成, 梯级调度管理问题日益凸显。如何对中小流域的水电站群集中管理, 建立合理的联合调度策略, 是充分发挥小水电作用的关键。
本文通过分析中小流域水电系统的特点, 探讨了简化中小流域水电梯级优化问题的基本思路, 研究分析了针对不同需求的模型和求解策略, 对已有中小流域梯级优化求解方法的适应性进行了分析总结, 同时对今后中小流域梯级优化策略的研究提出了一些建议和思考。
1 中小流域梯级水电优化调度问题的求解策略
水库调度是利用水库对径流的调节能力, 根据水利工程工况和水文预报的结果, 有计划地对来水进行蓄放, 实现防洪、兴利。梯级水库调度有多种划分方法, 按调度目标, 可分为防洪调度、发电调度、生态调度、供水调度等, 按调度期长短, 可分为长、中、短期调度, 实时调度等, 按径流描述, 可分为确定型和部确定型调度, 按优化目标数量, 则可划分为单目标优化调度和多目标优化等。本文主要探讨以发电调度为主, 兼顾梯级综合效益的优化调度问题。
水电系统是水资源领域较为复杂的应用系统之一[2], 具有维数高, 耦合性强, 随机性等特点。梯级优化调度面临的突出难点是维数灾问题。维数灾问题与下列几方面有关。一是梯级规模, 即参与梯级调度的电站数量。二是调度问题的复杂程度, 包含目标的选择问题和各种复杂的约束条件。三是需要计算的各种与梯级调度有关随机性的因素, 如径流, 负荷, 电价等变化情况。上述三方面决定了参与调度优化计算的参数数量和梯调优化数学模型的复杂程度。过多的参数和复杂的数学模型易造成维数灾问题。因此, 利用中小流域梯级水电的特点, 结合多种方法简化这三方面的因素, 是降维和避免维数灾的有效途径。
1.1 中小流域梯级水电特点
中小流域梯级优化具有下列特点: (1) 中小流域梯级水电站装机规模不大, 调度灵活, 对电网潮流分布和系统稳定影响较小[3]; (2) 水电站单个规模较小, 但数量众多; (3) 水电站群受径流来水影响大, 枯水期水量不足, 丰水期易窝电弃水[4]; (4) 小水电零星开发, 业主单位众多, 联合调度时利益分配问题复杂。
中小流域水电站群虽然单个库容较小, 电站装机规模不大, 但全流域的水电站群合计起来, 电站整体出力和对流域丰水期和枯水期的调节补偿作用非常可观。我国大部分河流靠雨水补给, 河流水量主要取决于降水的分配。在中小流域, 降雨很快汇集成流, 水位迅速抬高。降雨过后又很快消退, 径流流量因季节变换变化显著。并且年际变化也有很大的差别。在北方干旱地区旱季河流径流很少或几乎断流, 雨季则可能出现短时水量过大而造成水电站弃水。
中小流域梯级水电站的电力生产存在以下几种常见情况。
(1) 流域内水电站单个规模较小, 调节能力不足, 装机容量小。部分流域受条件限制, 缺乏流域控制性龙头水库, 受径流来水情况影响大, 不能充分体现中小流域水库梯级优化调度的效益。
(2) 流域内水电群建设年代不同, 受当年建设条件限制, 上下游水电站发电流量不完全匹配, 很难避免弃水的问题。
(3) 流域内部分水库的主要职能是为了满足当地生产生活用水及生态环境等综合利用的需求, 水力发电并不是其主要功能。
因此对于不同类型的中小流域梯级, 要针对上述情况调整优化策略。
1.2 中小流域梯级模型简化
流域梯级水电开发建设规划中, 多根据具体条件规划, 能大则大, 不能大则小[5], 形成流域内水电站规模大小不一, 功能各有侧重。理论上全流域的水电站群都应参与梯级优化计算, 涉及的相关约束条件数目十分庞大。可以根据不同流域的特点, 将流域内的水电站按不同准则分类, 分组, 按不同类型组别确定其参与优化的方式和优化目标准则, 从而达到分解优化问题, 降低求解规模的目的。
首先根据中小流域梯级水电系统的调节能力进行分类, 减少参与优化调度计算的电站数目。流域上游一般规划有较大调节能力的龙头水库电站, 龙头水电站的作用是调节下游径流流量, 保证下游径流式水电站出力, 提高梯级整体效益[6]。因此龙头水电站调度是整体系统优化的关键。而对于日调节水电站, 受来水影响大, 梯级具有短期优化调度效益。表1列出了根据调节能力差异选择中小流域水电站参与优化的方式。
我国现有水电站大部分调节能力较差, 如云南电网107个统调电站中, 年调节能力以上的电站仅有13个, 占12%, 周调节以下的电站有87个, 占81%。按照上表进行分类计算, 参与长期优化的水电站仅有13个, 中长期优化的水电站有20个。参与优化计算的水电站数量大大减少。
其次, 将较大规模的梯级调度问题分解成较小的梯级调度问题, 从而达到简化系统模型的目的。根据中小流域内水力联系紧密程度或功能差异划分优化区域, 实行统一管理分段调度的模式。每一个组根据其特点定内部的优化方式, 并作为一个整体接受流域的统一管理。如在中长期调度时, 水力联系紧密的一组水电站群, 可以转化为一个整体进行优化。对于梯级水电站群中上游为大库水电站, 下游为一系列日调节或无调节水电站的情况, 可等价于有附加水头的单一水电站, 进行厂内优化调度计算[2]。
再次, 根据径流来水, 电网负荷条件变化情况简化调度计算, 减少重复计算。在短期优化调度时, 在系统负荷、来水变化不大的情况下, 梯级水电站的调度方案可以参考前一时段的安排, 仅挑选出部分调节能力强, 或位置特殊的电站进行局部调整, 以反映当前负荷来水变化。在减少参与计算的电站数目的同时, 降低了机组启停频率, 减少了相关损耗。
用上述几种方法对中小流域梯级调度问题进行预处理, 可以在不影响优化品质的前提下, 达到分解大规模系统的目的, 便于用现有的算法进行优化计算。
1.3 中小流域梯级优化调度的数学模型
优化调度的计算首先要将梯级水库的调度问题抽象为带约束条件的数学问题, 以运筹学理论和方法为指导, 在计算机的帮助下, 在有效的可行域内寻找符合梯级水库的优化方案。
选择合理的数学模型对处理维数灾问题很有帮助。建立梯级优化的数学模型包括确立优化目标函数和各种复杂的约束条件。目标函数的选择和约束条件的取舍要符合梯级的实际情况, 也要兼顾计算的可行性。
1.3.1 优化目标的确定准则
从最大化的利用水资源的总体思想出发, 在已知水电站水库特征的情况下, 常用的梯级优化准则有给定用水量时总电能最大或收益最大准则, 和给定负荷过程下耗水量最小或弃水最小的准则。中小流域梯级特点与大型梯级电站有很大区别, 具体模型和优化准则应当根据各流域不同的特点来选择。
中小流域梯级具有防洪、发电、灌溉、城市供水、航运, 养殖等多种功能, 优化调度是一个多目标规划问题, 但在实际工作中往往根据情况选择一个主要需求作为基本目标, 其他目标作为约束条件, 从而将多目标优化问题简化为单目标问题。表2列出不同条件下, 优化目标的选择。
为了解决中小流域水电站群易发生丰水期弃水窝电, 枯水期水量电量不足的问题。中长期优化的主要目的是使梯级水库内总储能最大[7]或减少无益弃水[8]。具体需要调节能力较大的水库, 结合径流预报结果, 在丰水期前合理降低水位, 以待来水, 在枯水期前尽可能多储水, 将水量存储到高水位。短期优化在丰水期时充分利用流量发电, 弃水最小。在枯水期时, 分时段发电, 将水电站安排在电价较高的早峰, 午峰或晚峰时段发电。
有些水库的主要功能是为了满足当地生产生活用水及生态环境需求, 水力发电并不是其主要功能, 针对这类型水库, 调度时要调整优化策略。以下列出最基本的两个目标函数。
目标函数1:水量一定时, 总发电量最大准则:
式中:Pi, t为第i个电站在t时段平均发电功率;ΔTi, t为t时段的时间长度。
如在式 (1) 基础上乘以t时段的电价因子Ct, 便成为发电总收益最大准则。
目标函数2:负荷一定时, 总耗水量最小准则:
式中:Qi, t为第i个电站在t时段的流量。
在式 (3) 的基础上增加机组启停费用qi, t, 则实现最小耗水量和最小启停费用准则。机组启停费用是指机组启停中设备损耗成本和维护成本, 通常等价于机组满负荷运行3~5 min消耗的水量[9]。
如在式 (3) 基础上乘以水头参数Hi, t, 表示t时段内电站i的水头高度, 便成为总耗能最小准则。
其中, 发电功率和发电流量的关系为P=9.8ηHQ, 其中η为电站出力系数。
1.3.2 梯级优化调度的约束条件
水电站调度优化要考虑各种复杂多变的约束条件, 一下列出几个主要的约束条件
(1) 梯级电量平衡方程:
该式表示各梯级电站在t时段的出力总和应等于该时段的负荷Pt。
(2) 梯级水量平衡方程:
式中:Vi, t+1, Vi, t为第i座水库在t+1和t时段的库容;Ii, t, ui, t分别为第l座水库t时段内的入库流量和弃水流量。
(3) 水电站出力限制:
式中:Pi, max, Pi, max分别为第i座水电站出力上下限。
(4) 水电站流量限制:
最小流量Qi, min受下游航运, 灌溉, 工农业供水的限制。最大流量受水库的泄洪能力和下游水库的防洪能力限制。
(5) 梯级水库间水流联系方程:
式中:Qi-1, t-τ为上一座水库出库流量;τ为水流滞后时间;ii, t为第i座水电站的区间来水。
(6) 各水电站库容约束:
式中:Vi, min, Vi, max为水库i的上下库容限制。
水库的上下库容限制不仅指水库最大库容, 最小库容, 还需考虑调度员根据特殊情况设置的库容限制。
2 梯级联合优化调度算法
对于较为复杂的梯级水电系统, 无论是目标函数还是约束条件, 简化成便于直接数学求解的数学模型形式非常困难, 大多无法选择解析式的优化方法, 需要寻求其他方法和途径。
对梯级优化算法的研究始于20世纪40年代, 经过几十年的研究, 研究人员提出了大量梯级优化算法。经典的算法有线性规划, 非线性规划, 动态规划, 网络流和大系统分解协调方法等。为了解决维数灾的问题, 又在这些算法的基础上发展出了逐步优化算法 (POA) [10], 和动态规划逐次逼近 (DSPA) [11,12]等。自20世纪90年代, 随着启发式算法的出现, 进一步丰富了梯级优化算法的选择, 如遗传算法[13], 模拟退火算法[14], 粒子群算法[15]和蚂蚁算法[16]等。这些算法各有优缺点, 动态规划算法计算速度慢, 易产生维数灾问题, POA算法在电站数量较多时收敛速度慢, 占用内存多。遗传算法局部搜索能力弱, 粒子群算法收敛速度快但容易陷入局部最优解。在中小流域优化调度的实际应用中, 将这些方法组合起来, 取长补短, 是求解问题的有效途径。以下是现在常用的两种求解优化问题的方法。
(1) 动态规划逐次逼近算法 (DPSA) 。动态规划逐次逼近算法的核心思想是将m维的动态规划问题分解为m个子问题, 将梯级寻优分解为单库寻优, 通过减少状态数达到降维的目的。计算时固定其余电站的状态变量, 只优化第i库的决策变量序列, 然后固定这一变量序列, 优化第i+1库。反复迭代后, 得到梯级调度的最优解。在DPSA算法的基本框架内, 还可混合其他搜索算法进行局部参数的寻优, 针对不同梯级特点确定组合方法。DPSA可以保证收敛, 但初始值的设定对收敛精度和收敛速度都有很大影响。
(2) 粒子群算法。与DPSA算法相比, 粒子群算法的优势是所需参数少, 收敛速度快。粒子群算法是模仿鸟类捕食群体智慧的一种仿生学算法。算法首先随机生成一群粒子, 每一个微粒代表问题的一组可行解。在每次迭代中, 用目标函数计算粒子的适应度确定粒子的优劣程度, 微粒不断追随最优粒子在解空间中飞行, 最终整体达到最优区域。飞行的方向和速度取决于粒子当前位置与当前全局极值和个体极值的距离。粒子群算法虽然实现简单, 但算法稳定性不如DPSA算法, 在具体应用中要适当改进避免过早陷入局部最优解。在粒子群算法中, 也可以混合其他算法的思想, 如遗传算法的交叉变异等思想, 提高算法性能。
3 结语
流域水资源调度 篇6
水是人类赖以生存的自然资源之一,水资源时空分布的不均衡使得我国水资源危机日益严峻。随着经济社会的快速发展和工业化程度的不断加深,各行业用水量及污水排放量日益增加,水质型缺水状况日趋严重,仅以供水量最大和经济效益最大作为调度目标的模式已不能满足需求。水量水质联合调度是实现社会经济与生态环境协调发展的有效举措[1],是缓解当前水资源严峻形势的重要策略之一。国内外在水资源管理问题中开始考虑对水质和水环境保护因素,对流域时空维上能有效调控水资源量与质的模式已进行了相关的研究[2]。本文针对流域内水工程的不同功能,充分发挥水库群等水工程的调节作用,将模拟与优化模式相结合,应用自适应遗传算法依据不同用水对象对水量水质的不同需求,分水源、分用户、分行业实行水量水质联合调度。
1 水量水质联合优化调度模型
1.1 目标函数
确定目标函数应依据相应的优化调度准则,在水量方面,考虑城镇生活、生产、生态,农村生活、生产、生态6类需水,提高供水保证程度,使流域内相对缺水量最小;在水质方面,根据期望目标,使水质改善程度最大[3],以缓解区域内水污染现状。
(1)水量目标为:
式中:W
(2)水质目标为:
式中:φlt(W
多目标优化求解,目标协调较为复杂且存在主观因素,一般只能得到非劣解,故可预先按用户要求设定水质改善程度目标,并通过水质模型进行转换,将满足水质要求转变为水量要求,在最大限度满足水质改善目标的同时,进行水量水质联合调度。
1.2 约束条件
(1)水库水量平衡约束为:
式中:Vit、Vi,t+1为i水库第t时段及第t+1时段的时段初库容;W
(2)水库库容约束为:
式中:Vi,s,Vi,xx,Vi,zc分别表示i水库死库容、汛限库容及正常库容。
(3)需水量约束为:
(4)供水量约束为:
式中:Wit,max,Wit,min为i供水工程第t时段最大、最小可供水能力。
(5)水功能区水质约束为:
式中:Ci,max为经水质模型得出的水质浓度;Ci,max、Ci,min为i分区水功能区水质要求的上、下限。
(6)非负变量约束。
2 基于系统运行模拟的优化调度遗传算法实现
水库群结构的复杂性及目标的多样性使得水库群水量水质联合调度的难度急剧增加,常规的调度方法往往不能满足需求,本文选择目前研究较为成熟的智能算法遗传算法进行应用。遗传算法(Genetic Algorithms,GAs)是为了模拟生物在自然环境中的遗传和进化过程进而形成的全局优化的搜索算法,由美国Holland教授提出[4]。本文将结合水量水质联合优化调度问题对遗传算法的实现进行具体阐述。
2.1 个体编码
遗传算法运算时,通常以实际决策变量的某种编码作为对象。从精度和使用性的角度来看,多极值函数的优化问题更适合用浮点数编码[6]。
为了充分发挥流域内水库的调蓄作用,在针对水库供水进行的优化调度中,选择i水库对用水部门k在t时段的供水量W
2.2 系统运行模拟及适应度函数的确定
遗传算法中,通过适应度来度量各个个体在群体中的优劣程度,并依此进行各种遗传操作。在父代供水量的基因序列产生的基础上,先进行流域内水库及河道模拟,并依此确定优化算法的适应度值。
(1)水库运行模拟模型。
(2)河道运行模拟模型。
本次设计以旬为时段进行流域水量水质联合优化调度,可不考虑短时段的非恒定流河网模拟过程,故河道模拟的计算模式简化为:
式中:qit为i水库第t时段内的弃水量;Wxit为i水库第t时段内上游水工程泄流量;Wtit为i水库或河段第t时段内区间天然来水量;Wqit为i河段第t时段内区间河道供水量;Fit,hit为i水库第t时段内平均水库水面面积及水库蒸发损失深度;Eit为i水库或河段第t时段内的蒸发损失;a为水库当地蒸发折算系数;Qit,Qi+1,t分别为i断面及i+1断面第t时段的断面过水量;Zit为i河道内第t时段水位;Zit,min为i河道第t时段满足河道航运、冲淤、生态等需求的最低水位。
通过模拟,可确定水库控制范围内的供水量。一般的遗传算法计算中,通常将目标函数设定为适应度函数,本文为了提高算法的效率和精度,对目标函数进行适当转换,令一般性的适应度函数为:
式中:C1,C2为适应度值尺度变换常数,可由目标函数值编程试算确定。
2.3 遗传算子的设计
(1)选择算子。
遗传算法中选择操作是从父代群体中选取可遗传到下一代的个体的运算。本次设计采用确定式采样选择,通过计算各个体在下一代的期望生存数目,按降序排列确定下一代群体中的M个个体。
(2)交叉算子。
交叉运算是将选中个体进行两两交叉组合,交换部分基因,产生新个体。本设计采用适合浮点数编码的算术交叉。个体W
式中:α为0～1之间的随机数。
(3)变异算子。
变异运算用来模拟生物进化过程中的基因突变,确保种群的多样性。本设计采用对原有基因A(A=W
式中:Wmax为W
(4)参数的自适应调整。
遗传算法的参数中交叉概率Pc和变异概率Pm的选择是影响算法收敛和性能的关键所在。本次设计选取精英选择策略的方式,让Pc和Pm能够随个体适应度自动调整,并保存了最优策略,让他们直接复制到下一代中[5]。
式中:f′为两个交叉个体中适应度值较大者适应度;f为变异个体适应度值;fmax、fave为每代群体中最大适应度值及平均适应度值。
水量水质联合优化调度遗传算法流程图,见图1。
3 案例分析
本文选择淮河北岸主要支流,跨豫、皖两省的骨干排水河道[7]洪汝河作为研究案例,历史上洪汝河流域水旱灾害频繁,污染严重,给沿岸居民生产生活造成一定的危害。该流域主要包含洪河,汝河等淮河二级支流,臻头河,练江河、奎旺河等下一级支流,共有薄山水库,板桥水库,宿鸭湖水库,石漫滩水库4座多年调节水库,以及驻马店市的驿城区、确山县、遂平县、上蔡县、新蔡县、西平县、平舆县、汝南县、泌阳县、正阳县、平顶山市的舞钢市、漯河市的舞阳县共12个市县供水对象。流域各水利工程概化结构如图2所示,大型水库特征参数见表1。
1-石漫滩水库;2-板桥水库;3-薄山水库;4-宿鸭湖水库
以1997-2006年10年系列来水资料为基础,在近期规划水平年2020年水平下,根据洪汝河流域各县、市的需水资料,地下水资源资料以及污染物排放资料等,应用自适应遗传算法进行VB语言编程。同时,以小洪河,汝河,臻头河水质控制断面化学需氧量(COD)和氨氮(NH3-N)浓度改善10%为水质控制目标,并通过模拟与优化过程得到洪汝河流域水量水质联合调度方案。为了验证算法的合理性与优越性,本文还将不考虑水质改善要求的优化调度方案与流域模拟调度结果进行对比,因农村生态需水量较少,故与农村生产用水合并考虑,计算结果见表2,水质改善情况见表3,水功能区水质达标情况见表4。
计算结果表明:
(1)不考虑水质改善目标时,采用自适应遗传算法的优化调度结果与传统模拟结果相比,洪汝河流域总缺水量降低了1 422万m3,水量保证程度提高了0.94%,更好地满足了各类用水需求,水库群等水工程的调节能力得到了更充分的发挥。
(2)以河道水质改善10%为期望目标进行水量水质联合优化调度时,总供水量较不进行水质改善的优化调度虽降低了494万m3,但小洪河,汝河,臻头河的控制断面多年平均COD改善程度却分别达到:8.34%、7.4%、8.87%,氨氮改善程度分别为:12.28%、11.48%、12.5%,洪汝河流域水质污染状况得到了一定程度的改善。
(3)进行水量水质联合优化调度,大大增加流域水资源的利用效率,河道水功能区水质达标率有了一定的提升,水资源潜在功效得到充分的发挥,进一步改善了流域水环境。
4 结 语
本文根据水量调度与水质改善之间的关系,以相对缺水量最小和根据期望目标的水质改善程度最大为目标,充分发挥不同水利工程的不同功效,将模拟与优化模式相结合,建立基于模拟与优化模式的水量水质联合调度模型,并将自适应遗传算法应用于模型求解中。所建模型成功地应用于洪汝河流域水量水质联合调度中,计算确定的调度方案在提高了水量保证程度的同时污染物浓度下降明显,流域水环境现状得到改善。该模型对流域水量水质联合优化调度具有一定的借鉴价值。在今后的生活生产中,还需加强城市生活生产节水管理与污水处理建设,增强节水意识,提高中水回用率,减少污水、废水排放量,完善水功能区管理制度,加强水功能区水质监督监测工作,维持社会、经济、生态可持续发展,实现水资源的可持续利用。
参考文献
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流域水资源调度 篇7
陈瑶湖流域位于安徽省枞阳县长江左岸,西接白荡湖流域,南滨长江,北面与巢湖流域衔接,地跨枞阳、无为两县和普济圩农场,包括沙湖、小陈瑶湖和竹丝湖三个小水系组成,流域面积706km2,其中沙湖433km2,小陈瑶湖180km2,竹丝湖86km2,由梳桩台直接入江河道7km2。整个流域西北高,东南低,山区面积为156km2,占22.4%,丘陵区118km2,占16.7%,圩区面积380km2,占53.8%。湖泊52km2,占7.4%。
沙湖水系主要河流横埠河发源于枞阳庐江两县交界的三官山,其支流在龟形山汇合,经毛竹园至九儿潭闸逐步形成渐进入圩畈区。在九儿潭闸分为二支,一支向南与汤沟河汇合后,在湖东闸处入江,另一支向东由横埠后河经沙湖湖区至横埠新后河在梳桩台闸处入江。
小陈瑶湖流域河道主要为圩区排水沟渠,主要水系有环圩干渠,沙池河等。
竹丝湖流域来水经竹丝湖,由横埠新后河在梳桩台闸处入江。
2 流域洪水控制运用原则
陈瑶湖流域由于其特殊的地理位置和地貌,在历史上就是洪涝灾害频繁发生的地区。新中国成立后,省、市、县各级政府曾多次进行流域综合治理,针对流域防洪、排涝规划了多种治理方案,尤其是对流域在汛期洪水调度、对江提排作了有益的探索和尝试。
1990年安徽省政府办公厅以政秘(90)127号文“关于陈瑶湖流域沙池电力排涝站和双河口分洪闸管理机构及其控制运用办法的批复”确定了两湖联防的防洪机制,并对具体的防洪运用进行了规定:“沙湖控制水位13.5m,多余水量开启双河口分洪闸泄入小陈瑶湖”,“小陈瑶湖水位超过10m时,沙池站开机抽排,为控制小陈瑶湖水位不超过11m时,沿湖周边的六个蓄洪垦殖的小圩应在水位11.0m时破堤蓄洪。其破圩顺序为:凤凰圩、无宝岭圩、小普济圩、七墩圩、高桥圩、其凤圩,当小陈瑶湖水位继续上涨将超过11m时,则向普济圩二分场分洪,小陈瑶湖水位降至10m时,沙池站即可停机”。确定了沙湖和小陈瑶湖现状设计洪水位分别控制为13.5m和11.0m。
按照规划,经过30年的建设,陈瑶湖流域已建成的防洪除涝工程主要有:横埠河南岸堤防、湖东闸、湖东二级站、九儿潭闸、双河口闸、梳桩台闸、沙池站、北埂站。
3 实施洪水科学调度的可行性及案例
3.1 洪水调度的可行性
(1)对江排涝站的扩建为洪水调度提供了能力保障。1989年建成的沙池排涝站,总装机1240KW/8台,设计抽排流量16m3/s;2002年扩建成北埂排涝站,抽排流量23.5m3/s,其中设计代排小陈瑶湖洪水3.5m3/s;1989年建成灰河口排涝站,总装机1395KW/9台,抽排流量12.6m3/s。以横埠、陈瑶湖、周潭三雨量站折算,7月5日-7月23日平均降雨为314mm(15日多年平均降雨291.4 mm),沙湖降雨产水5394万m3(以沙湖相应水位10.3及12.77米由沙湖库容曲线推算)加上小陈瑶湖除去王套、湖东新、老站及湖东一级站排涝区降雨产水1257万m3共计6651万m3,与同期排水能力7652万m3/17天相比还有富裕。(2)国家电力资源充足为洪水调度提供了资源保障。随着国家建设的发展,电力供应也有了可靠的保障。在上世纪八十年代以前,电力资源相当紧张,当时各重点圩口排水采取轮流送电,电力供应得不到保障。即是有电,电压也特别低,机电设备效益很难充分发挥;现在基本无断电现象,电压也很正常,机电设备基本能满负荷运行。(3)国家经济发展和支农优惠政策为洪水调度提供了经济保障。从2008年开始,省政府就对江排灌站进行排涝电费补助,基本上解决了跨地市统一调度排水负担问题,支农优惠政策在流域性洪水调度上起到了关键性作用。(4)洪水调度也是当地防汛形势和经济发展的迫切需求。1)两湖周边圩口防洪能力下降,尤其是四院、施湾大圩蚁害严重,在沙湖未达12.5米水位时,堤身就多处漏水、跌窝。2)防汛中人力资源不足的现状,防汛资源投入的费用与效益比高等因素。
3.2 洪水调度案例
1999年6月,沙湖、小陈瑶湖水位因特大暴雨而持续猛涨,7月3日,沙湖、小陈瑶湖水位分别达到13.5m和11.9m时,防汛形势十分危急,按控制运用预案,枞阳县的6个圩口和普济圩二分场将依次破堤蓄洪。7月14日两湖水位再次上涨,分别达到13.70m和11.62m,防汛形势再度告急。经省防指批准后,枞阳县实施了开启双河口、九儿潭、大陡门、下渡口四闸,通过沙池、北埂、灰河口、王套、湖东新站、湖东老站及湖东二级站抽水入江,有效地降低了沙湖、小陈瑶湖的水位,避免了其凤圩、高桥圩和二分场蓄洪。流域内的7座对江电排站排水,从6月23日-8月10日起连续排水,总排水量1.108亿m3,总用电量163.62万kwh。
2010年7月14日14时,枫沙湖水位12.25米,小陈瑶湖水位10.85米,桂家坝水位14.76米,梳桩台水位13.75米,省、市水利专家到陈瑶湖流域进行现场调研,认为利用现有水利工程能力采取北埂站代排小陈瑶湖水入江,为后期防汛腾空湖容。7月15日中午北埂闸(净宽2.8米)开启高度1.6米,北埂站开机6台,排水流量达14.1m3/s。沙池站已于7月11日开机6台155KW,排水流量为12m3/s。7月29日小陈瑶湖水位已降至10.22米,而沙湖水位涨至12.77米,超警戒水位0.27米,施湾等圩险情不断,流域指挥部及沿沙湖乡镇要求由沿江泵站代排沙湖洪水,经省防指批准后于7月29日10:50,开启双河口节制闸,三孔净宽15米,开启高度均为15cm,泄洪流量12.62m3/s。至8月9日下午18时,沙湖水位12.23米,小陈瑶湖水位10.25米,共计代排沙湖洪水1168万m3。
3.3 陈瑶湖流域洪水调度的经济效益显著
陈瑶湖流域实施洪水调度而产生的巨大经济效益主要体现在减免破圩损失,减少水毁恢复费用和减少防汛投入三个方面。
1999年6月27日至7月4日,沙湖、小陈瑶湖水系共破圩35个,面积0.24万hm2,按每1.5万元/hm2计,其直接损失就达3600万元;7月14日后,通过开启双河口节制闸,引导洪水经沙池等对江电排站强排入江,有效降低洪水位,挽回直接经济损失1300万元。据“1999年汛期陈瑶湖流域洪水调度分析”1999年汛期陈瑶湖流域抽排入江总水量11077.8万m3,其费用仅78.63万元(1999年现值)。
2010年7月29日小陈瑶湖水位10.22m,此前由沙池站、北埂站抽排入江3319万m3,如不抽排,小陈瑶湖水位将达11.9m。小陈瑶湖6个蓄洪圩口现有耕地约7.33km2,以种植水稻为主,平均每亩破圩损失按1000元计,蓄洪造成直接经济损失达1100万元;6个圩口蓄洪后,汛后堵口复堤、堤防修复、圩内配套设施恢复费用约需1000万元;防汛投入约1476万元。以下三项合计,2010年沙池站、北埂站抽排小陈瑶湖的防洪效益为3576万元。
由于沙池站、北埂站抽排降低了枫沙湖水位,避免了徐叉圩、羁马河圩溃破的可能,减免破圩损失330万元,减少汛后堵口复堤、圩口配套建筑物水毁恢复费用约300万元,减少防汛投入约120万元。以上三项合计,2010年沙池站、北埂站抽排枫沙湖的防洪效益为750万元。
2010年,沙池站、北埂站抽排小陈瑶湖水的防洪效益3576万元,排水电费约90万元,防洪效益是费用的40倍,扣除排水费用,沙池、北埂站抽排小陈瑶湖的净效益约为3486万元;抽排枫沙湖水的防洪效益750万元,排水电费约30万元,防洪效益是费用的25倍,扣除排水费用,沙池站、北埂站抽排枫沙湖的净效益为720万元;总防洪效益4326万元,排水电费约120万元,防洪效益是费用的36倍,扣除排涝费用,沙池站、北埂站抽排小陈瑶湖、枫沙湖的净效益为4206万元。
4 影响流域洪水调度的因素及存在问题
4.1 工程老化严重。北埂闸,设计流量和老化程度均是实施北埂和灰河口站代排小陈瑶湖水的制约瓶颈,扩建北埂闸已刻不容缓。
双河口闸,是枫沙湖向小陈瑶湖分洪的唯一控制工程,已运行二十年,经南京水科所安全鉴定为三类病闸,其坏损程度和启闭设计方式均不适应新形式下运行调度模式,也是影响洪水调度的一大安全隐患。
4.2 防洪调度的参与者创新意识不强、大局观念不足,也是防洪调度工作难以顺利实施之所在。
5 对今后流域洪水调度的建议
2010年陈瑶湖流域防汛实践给我们在小流域洪水调度上很大的启发,在现行社会经济、水电设施和服务理念的大背景下,进行“科学调度、科学控制、科学管理”已是水利工作创新性发展的必然趋势。
(1)加强科学研究,制定科学规划,实行科学调度。及时修定《陈瑶湖流域洪水调度(控制)运用办法》和《双河口、九儿潭等闸,沙池、北埂、灰河口、湖东二级等对江排涝站调度(控制)运用办法》,进一步研究现状水情和预测水文气象的动态管理关系,优化洪水调度(控制)方案。(2)依法进行洪水调度。目前,造成局部地区洪水的因素除了气候异常等自然原因外,部分地区围湖造田,造成湖区面积减小,蓄水能力下降也是一个重要原因。科学调度湖水,提排入江可能会造成极个别地方的错误认识,在当前土地异常紧张的情形下,是否会引起新的围湖造田也是我们必须高度注意的动向。(3)对水利工程进行更新改造,扩建北埂闸,解决北埂和灰河口站代排小陈瑶湖水的制约瓶颈问题;拆建双河口闸,确保枫沙湖向小陈瑶湖分洪;对沙池排涝站进行扩容改造,提高对江排涝能力。(4)提高防汛人员的自身素质和技能水平,树立起求真奉献的防汛精神,为科学防汛提供人力资源保障;(5)对陈瑶湖流域进行综合治理,包括河道清淤,山区的水土保持,湖区挖底增容等措施,充分挖掘水利工程的潜在效益,为域区农业、城镇经济社会的稳定发展和新经济区运行安全提供可靠的工程和技术支撑,为域区掘起做出更大的贡献。
摘要：本文通过1999年和2010年枞阳县二次开启双河口节制闸,有效降低洪水位,经沙池等对江电排站提排入江,对陈瑶湖流域实施科学调度而产生巨大经济效益和社会效益的分析,阐明了汛期实行科学的洪水调度的重要性和必要性,对枞阳县陈瑶湖流域洪水调度提出了一些建议。
关键词：防洪,洪水调度,思考
参考文献
[1]胡兆雄等.1999年汛期陈瑶湖流域洪水调度分析.枞阳县水利局.