CN102776869A - 一种梯级水电站群的无预报洪水调度方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种梯级水电站群的无预报洪水调度方法，所述方法包括以下步骤：S1，水位测量仪测量水库的初始水位并确定水位允许的波动值；S2，调整闸门的开启方案使其跟踪实时洪水入库流量；S3，若水位测量仪检测到水位连续下降，则计算出本次入库洪水的洪峰流量，并根据水库洪水的峰量关系求出退水段洪水水量，修正闸门开启方案逐步关闭闸门；S4，若水位测量仪未检测到水位连续下降，则转到S2。本发明可以有效保证大坝及电站的安全，防止漫坝事故的发生，另外通过水库历史洪水退水规律、峰量关系通过预先模拟仿真演算及在线动态调整可以确保在洪水退水阶段，将水库充蓄至预定的高水位。

Description

一种梯级水电站群的无预报洪水调度方法

技术领域

本发明涉及一种梯级水电站群的无预报洪水调度方法，属于洪水调度技术领域。

背景技术

在水库遭遇无预报洪水时，无法预先拟定调度方案进行有计划的洪水调度，但确保大坝、电站的安全仍然是必需要遵守的原则，在此前提下尽可能的将洪水安全下泄，并将水库尤其是库水位较高的水库充蓄到预定的高水位。现有技术中常采用跟踪洪水入库流量过程的方法来进行调度，该方法的缺点是无法在洪水结束时将水库充蓄到预定高水位，无法有效地进行洪水资源化利用。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种梯级水电站群的无预报洪水调度方法，它不仅可以在遭遇无预报洪水后，确保大坝、电站的安全，而且还能在洪水结束时将水库充蓄到预定的高水位，实现洪水的资源化利用。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：一种梯级水电站群的无预报洪水调度方法，包括以下步骤：

S1，水位测量仪测量水库的初始水位并确定水位允许的波动值；

S2，调整闸门的开启方案使其跟踪实时洪水入库流量；

S3，若水位测量仪检测到水位连续下降，则计算出本次入库洪水的洪峰流量，并根据水库洪水的峰量关系求出退水段洪水水量，修正闸门开启方案逐步关闭闸门；

S4，若水位测量仪未检测到水位连续下降，则转到S2。

该方法适用于初始水位较高的水库进行洪水调度。

前述的梯级水电站群的无预报洪水调度方法中，步骤S1所述的水位允许的波动值是指初始水位与预定高水位的差值。

前述的梯级水电站群的无预报洪水调度方法中，步骤S2，确定实时洪水入库流量采用以下方式：根据时段初末水位、闸门下泄流量反推总入库流量。

前述的梯级水电站群的无预报洪水调度方法中，步骤S2所述的调整闸门的开启方案使其跟踪实时洪水入库流量具体包括涨水段调度：

(Ⅰ)洪水在t₀时刻起涨，t₁时刻观测水位，并记录得Z₁；

(Ⅱ)计算t₀～t₁时段的△v₀₁，

(Ⅲ)t₁时刻开启闸门，开启度B在Z₁条件下，下泄2Q_m；

(Ⅳ)维持闸门开度，并记录水位由Z₁下降至最低点的时间t′₁（历时△t′），再将闸门维持时间延长△t′；

(Ⅴ)观测t₂时刻水位，并记录到Z₂；由t₂、t′₁两时刻记录到的水位差，求出库容增加值 ${\mathrm{\ΔV}}_{t_1^{\′}{t}_2};$

(Ⅵ)计算t′₁～t₂时段平均流量增量，即

（Ⅶ）在原开度的基础上，在t₂时刻增大闸门开度，使其满足以下条件：

（a）控制库水位维持在Z₂水位条件下；

（b）下泄的流量为

（Ⅷ）从闸门增大开度后，观测并记录水位下降到最低点时刻t′₂（历时△t″），并将闸门的维持时间延长△t″；判断调节是否达到洪峰，即判断水位测量仪连续两次采集的库水位是否均为下降趋势，若是，则结束，若否，则转到(Ⅰ)；

其中，

为t₀～t₁时段的平均入库流量；

Q_m为t₁时刻的入库流量；

△v₀₁为t₀～t₁时段的库容变化值；

Z₁为t₁时刻的库水位。

前述的梯级水电站群的无预报洪水调度方法中，步骤S3所述的计算出本次入库洪水的洪峰流量，并根据水库洪水的峰量关系求出退水段洪水水量，修正闸门开启方案逐步关闭闸门具体包括退水段调度：

(Ⅰ)由公式

求出闸门应从bc时段的下泄流量（已知）继续减少△Q_cf；

(Ⅱ)由公式求出维持减少后的下泄流量历时为t_fe，即从t₇时刻至t_e结束；

(Ⅲ)校核（检验）并使其满足：

$Q_{\mathrm{cf}}\≤2\mathrm{\Δ}\stackrel{\‾}{Q^{\′\′}}+4\mathrm{\Δ}\stackrel{\‾}{Q}+4\stackrel{\‾}{Q}$

其中，△v为t₆～t₇时段的库容变化值；

△V为t₆时段的待蓄库容；

△Q_cf为t₇时段的出库流量减小值。

与现有技术相比，本发明通过采用水位波动法，即在无预报洪水的涨水阶段调整闸门开启方案，使其跟踪洪水过程线，控制库水位基本维持在起调水位上、下波动，从而可以有效保证大坝及电站的安全，防止漫坝事故的发生，另外通过水库历史洪水退水规律、峰量关系通过预先模拟仿真演算（即根据实测的洪峰流量、历史退水规律得到退水曲线，再根据该退水曲线进行在线模拟仿真调度）及在线动态调整可以确保在洪水退水阶段，将水库充蓄至预定的高水位。

附图说明

图1是本发明的一种实施例的工作流程图；

图2是水位波动法调洪示意图；

图3是水位波动法调洪计算基本流程图。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。

具体实施方式

本发明的实施例：一种梯级水电站群的无预报洪水调度方法，如图1所示，一种梯级水电站群的无预报洪水调度方法，包括以下步骤：

S1，水位测量仪测量水库的初始水位并确定水位允许的波动值；

S2，调整闸门的开启方案使其跟踪实时洪水入库流量；

S3，若水位测量仪检测到水位连续下降，则计算出本次入库洪水的洪峰流量，并根据水库洪水的峰量关系求出退水段洪水水量，修正闸门开启方案逐步关闭闸门；

S4，若水位测量仪未检测到水位连续下降，则转到S2。

该方法适用于初始水位较高的水库进行洪水调度。

所述的水位允许的波动值是指初始水位与预定高水位的差值。

步骤S2，确定实时洪水入库流量采用以下方式：根据时段初末水位、闸门下泄流量反推总入库流量。

所述的调整闸门的开启方案使其跟踪实时洪水入库流量具体包括涨水段调度：

(Ⅰ)如图2所示，设洪水在t₀时刻起涨，t₁时刻观测水位，并记录得

t₁由人为设定，视精度要求而定；

(Ⅱ)计算t₀～t₁时段△v₀₁，

(Ⅲ)t₁时刻开启闸门，开启度B在

条件下，下泄2Q_m；

(Ⅳ)维持闸门开度，并记录到水位由

下降至最低点时间t′₁（历时△t′），再延长闸门维持时间△t′；

(Ⅴ)同时观测t₂时刻水位，并记录到

由t₂、t′₁两时刻记录到的水位差，求出库容增加值

(Ⅵ)计算t′₁～t₂时段平均流量增量，即

（Ⅶ）在原开度基础上，在t₂时刻增大闸门开度，使得以下条件能满足：

（a）控制库水位维持在Z₂水位条件下；

（b）能下泄

的流量；

（Ⅷ）从闸门增大开度后，观测并记录水位下降到最低点时刻t′₂（历时△t″），并将闸门的维持时间延长△t″；判断调节是否达到洪峰，即判断水位测量仪连续两次采集的库水位是否均为下降趋势，若是，则结束，若否，则转到(Ⅰ)；

其中，

为t₀～t₁时段的平均入库流量；

Q_m为t₁时刻的入库流量；

△v₀₁为t₀～t₁时段的库容变化值；

Z₁为t₁时刻的库水位。

所述的计算出本次入库洪水的洪峰流量，并根据水库洪水的峰量关系求出退水段洪水水量，修正闸门开启方案逐步关闭闸门具体包括退水段调度：

(Ⅰ)退水段调度的原则

无预报洪水退水调度必需遵守大坝、电站安全的原则，在此前提下要利用退水段洪水将库水位充蓄至预定的高水位Z_正。

(Ⅱ)退水调度的方法

如图2所示，退水段调度通过控制水位波动幅度，逐渐关闭闸门开度，根据水库洪水退水规律和本次洪峰流量关系，即可求出退水段洪水水量。在此基础上，设计闸门关闸方案，既可保证洪水下泄，又可将水库充蓄至预定的水位。

$\mathrm{cf}=\mathrm{ab}/\sqrt{\frac{\mathrm{\Δv}}{\mathrm{\ΔV}}}---\left(1\right)$

$\mathrm{fe}=\mathrm{bc}/\sqrt{\frac{\mathrm{\Δv}}{\mathrm{\ΔV}}}---\left(2\right)$

由（1）式可求出闸门应从bc时段的下泄流量（已知）继续减少△Q_cf；

由（2）式可求出维持减少后的下泄流量历时为t_fe，即从t₇时刻至t_e结束；上述计算和分析是假定洪水退水段呈线性关系。

另外，必须校核（检验）下述关系：

$Q_{\mathrm{cf}}\≤2\mathrm{\Δ}\stackrel{\‾}{Q^{\′\′}}+4\mathrm{\Δ}\stackrel{\‾}{Q}+4\stackrel{\‾}{Q}---\left(3\right)$

若（3）式成立，水库可蓄满，否则水库无法充蓄至预定的高水位；

具体的计算流程如图3所示；

其中，△v为t₆～t₇时段的库容变化值；

△V为t₆时段的待蓄库容；

△Q_cf为t₇时段的出库流量减小值。

本发明根据水利历史长系列资料的分析总结洪水退水规律，当水位连续下降时计算出本次入库洪水的洪峰流量，并根据水库洪水峰量关系，求出退水段洪水水量，在此基础上拟定合理的闸门逐步关闭方案，使得洪水结束时恰好蓄至设定高水位；同时，在退水段根据库水位的实际波动情况，进一步在线调整闸门开启方案，确保库水位蓄至设定高水位。

Claims (3)

1.一种梯级水电站群的无预报洪水调度方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，水位测量仪测量水库的初始水位并确定水位允许的波动值；

S2，调整闸门的开启方案使其跟踪实时洪水入库流量；

S3，若水位测量仪检测到水位连续下降，则计算出本次入库洪水的洪峰流量，并根据水库洪水的峰量关系求出退水段洪水水量，修正闸门开启方案逐步关闭闸门；

S4，若水位测量仪未检测到水位连续下降，则转到S2。

2.根据权利要求1所述的梯级水电站群的无预报洪水调度方法，其特征在于，步骤S2中所述的调整闸门的开启方案使其跟踪实时洪水入库流量具体包括涨水段调度：

(Ⅰ)洪水在t₀时刻起涨，t₁时刻观测水位，并记录得Z₁；

(Ⅱ)计算t₀～t₁时段的△v₀₁，

(Ⅲ)t₁时刻开启闸门，开启度B在Z₁条件下，下泄2Q_m；

(Ⅳ)维持闸门开度，并记录水位由Z₁下降至最低点的时间t′₁（历时△t′），再将闸门维持时间延长△t′；

(Ⅴ)观测t₂时刻水位，并记录到Z₂；由t₂、t′₁两时刻记录到的水位差，求出库容增加值 ${\mathrm{\ΔV}}_{t_1^{\′}{t}_2};$

(Ⅵ)计算t′₁～t₂时段平均流量增量，即

（Ⅶ）在原开度的基础上，在t₂时刻增大闸门开度，使其满足以下条件：

（a）控制库水位维持在Z₂水位条件下；

（b）下泄的流量为

（Ⅷ）从闸门增大开度后，观测并记录水位下降到最低点时刻t′₂（历时△t″），并将闸门的维持时间延长△t″；判断调节是否达到洪峰，即判断水位测量仪连续两次采集的库水位是否均为下降趋势，若是，则结束，若否，则转到(Ⅰ)；

其中，

为t₀～t₁时段的平均入库流量；

Q_m为t₁时刻的入库流量；

△v₀₁为t₀～t₁时段的库容变化值；

Z₁为t₁时刻的库水位。

3.根据权利要求1或2所述的梯级水电站群的无预报洪水调度方法，其特征在于，步骤S4所述的计算出本次入库洪水的洪峰流量，并根据水库洪水的峰量关系求出退水段洪水水量，修正闸门开启方案逐步关闭闸门具体包括退水段调度：

(Ⅰ)由公式

求出闸门应从bc时段的下泄流量（已知）继续减少△Q_cf；

(Ⅱ)由公式

求出维持减少后的下泄流量历时为t_fe，即从t₇时刻至t_e结束；

(Ⅲ)校核（检验）并使其满足：

$Q_{\mathrm{cf}}\≤2\mathrm{\Δ}\stackrel{\‾}{Q^{\′\′}}+4\mathrm{\Δ}\stackrel{\‾}{Q}+4\stackrel{\‾}{Q}$

其中，△v为t₆～t₇时段的库容变化值；

△V为t₆时段的待蓄库容；

△Q_cf为t₇时段的出库流量减小值。

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