CN107194520A - 水库排沙比的预测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水库排沙比的预测方法,包括以下步骤:选定被测水库的入库控制站;在被测水库的当前汛期,实时收集所述入库控制站的资料数据,所述资料数据包括所述入库控制站的入库流量、入库控制站的沙峰含沙量、水库的入库流量和水库坝前水位;统计所述入库控制站在第一预设时间内的平均入库流量以及所述沙峰含沙量的增量;当所述平均入库流量Qin大于第一预设值,且所述增量大于第二预设值时,根据预设的传播时间表以及关系图预测所述被测水库在所述当前汛期的排沙比;其效果是:利用常规的水文观测数据,节约的成本,并且通过查表和图的方法进行水库排沙比的快速预测,避免了复杂和耗时的数学模型计算,提高了预测效率。
Description
技术领域
本发明属于电子模块编程技术领域,具体涉及到水库排沙比的预测方法。
背景技术
水库排沙比是指一定时间内排出水库的泥沙与进入水库泥沙的比率,是影响水库使用寿命的一个重要影响因素。因此,水库运用过程中都希望通过调度和其它措施提高水库排沙比,延长水库使用寿命。目前,水库使用多采取“蓄清排浑”运用措施,即汛期入库水流含沙量较高时控制水库在较低水位,增加排沙量,汛后入库水流含沙量较低时蓄水抬升水库水位,这种运用方式在整个汛期采用一个调度模式,一定程度上降低了汛期水资源的利用率。
为了减少排沙对汛期水资源利用的影响,近年提出了一些新的排沙调度方法,如三峡水库汛期沙峰排沙调度的方法等。汛期沙峰等排沙调度则需要针对每场次的洪水预测采用不同的调度方法时的排沙比,以选择相对优化的调度方式。目前三峡水库排沙比的预测方法主要有两种,一是观测预报方法,即通过水库沿程水流泥沙连续观测进行实时预报,该方法的不足主要是不能反映不同调度方式对排沙比的影响,预测精度受到影响;另一种是采用水流泥沙数学模型进行模拟预测的方法,即根据场次洪水入库水流泥沙条件,模拟不同调度方式时的水库排沙比,该方法精度相对较高,不足这之处是模拟计算需要较多时间,实时性和方便性受到影响。为此需要研发出一种精度相对较高的场次洪水排沙比快速预测方法,以满足汛期实时排沙调度的需要。
发明内容
为了解决上述问题,本发明提出了一种水库排沙比的预测方法,以克服现有预测方法中所需模拟计算的时间长、预测效率低的缺陷。
本发明采取的技术方案为:一种水库排沙比的预测方法,包括以下步骤:
选定被测水库的入库控制站;
在被测水库的当前汛期,实时收集所述入库控制站的资料数据,所述资料数据包括所述入库控制站的入库流量、入库控制站的沙峰含沙量、水库的入库流量和水库坝前水位;
统计所述入库控制站在第一预设时间内的平均入库流量以及所述沙峰含沙量的增量;
当所述平均入库流量Qin大于第一预设值,且所述增量大于第二预设值时,根据预设的传播时间表以及关系图预测所述被测水库在所述当前汛期的排沙比,所述传播时间表是通过收集被测水库已出现的各次汛期的沙峰输移时间,统计分析得到;所述关系图是通过收集被测水库已出现的各次汛期的观测数据,统计分析得到。
优选的,根据预设的传播时间表以及关系图预测所述被测水库在所述当前汛期的排沙比具体包括:
依据所述水库的入库流量和水库坝前水位数据,确定水库的下泄流量Qout;
针对所述水库的下泄流量,查询所述传播时间表得出沙峰的出库时间Ts;
根据所述沙峰的出库时间Ts,得出沙峰出库时水库对应的平均下泄流量Qs;
根据所述平均入库流量数据Qin和平均下泄流量Qs的平均值Q,即Q=(Qin+Qs)/2,查询所述关系图预测出该水库此次汛期的排沙比。
优选的,根据预设的传播时间表以及关系图预测所述被测水库在所述当前汛期的排沙比具体包括:
根据水库相关调度规程和当时具体情况确定,确定水库的下泄流量Qout;
针对所述水库的下泄流量,查询所述传播时间表得出沙峰的出库时间Ts;
根据所述沙峰的出库时间Ts,得出沙峰出库时水库对应的平均下泄流量Qs;
根据所述平均入库流量数据Qin和平均下泄流量Qs的平均值Q,即Q=(Qin+Qs)/2,查询所述关系图预测出该水库此次汛期的排沙比。
优选的,确定水库的下泄流量Qout具体包括水库下泄流量Qout的最大值Qmax和最小值Qmin;水库下泄流量Qout允许的最大值Qmax受下游防洪和航运要求限制,水库下泄流量Qout允许的最小值Qmin受生态、发电、水库防洪和下游航运的要求限制。
优选的,查询所述传播时间表得出沙峰的出库时间Ts具体包括,计算所述平均入库流量Qin和水库的下泄流量Qout在第二预设时间内的平均值;如果查询时,计算的所述平均流量在所述传播时间表中没有对应值时,采用线性插值的方法查询出沙峰的出库时间Ts。
优选的,得出沙峰出库时水库对应的平均下泄流量Qs具体包括,以洪水入库时间起算,入库五日平均流量为第一天至第五天的平均入库流量Qin,而浑水出库时的平均下泄流量Qs则以所述传播时间表中查得的时间开始计算,并后延五日,根据出库流量过程,由Ts至Ts+5日内每天的平均下泄流量和水库坝前平均水位分别计算得到水库平均下泄流量Qs和水库坝前平均水位数据。
采用上述技术方案,具有以下优点:本发明所提出的预测方法不需要额外的观测数据,只需要利用常规的水文观测数据,节约的成本,并且通过查表和图的方法进行水库排沙比的快速预测,避免了复杂和耗时的数学模型计算,提高了预测效率。
附图说明
图1为本发明的方法流程图;
图2为水库坝前水位、平均流量与排沙比的关系图;
图3为采用本发明的预测方法与实际观测的排沙比对照图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图及具体实施例进行详细描述,这里的描述不意味着对应于实施例中陈述的具体实例的所有主题都在权利要求中引用了。
参考图1所示,一种水库排沙比的预测方法,包括以下步骤:
选定被测水库的入库控制站;
在被测水库的当前汛期,实时收集所述入库控制站的资料数据,所述资料数据包括所述入库控制站的入库流量、入库控制站的沙峰含沙量、水库的入库流量和水库坝前水位;
统计所述入库控制站在第一预设时间内的平均入库流量以及所述沙峰含沙量的增量;
当所述平均入库流量Qin大于第一预设值,且所述增量大于第二预设值时,根据预设的传播时间表以及关系图预测所述被测水库在所述当前汛期的排沙比,所述传播时间表是通过收集被测水库已出现的各次汛期的沙峰输移时间,统计分析得到;所述关系图是通过收集被测水库已出现的各次汛期的观测数据,统计分析得到。
进一步地,根据预设的传播时间表以及关系图预测所述被测水库在所述当前汛期的排沙比具体包括:
依据所述水库的入库流量和水库坝前水位数据,确定水库的下泄流量Qout;
针对所述水库的下泄流量,查询所述传播时间表得出沙峰的出库时间Ts;
根据所述沙峰的出库时间Ts,得出沙峰出库时水库对应的平均下泄流量Qs;
根据所述平均入库流量数据Qin和平均下泄流量Qs的平均值Q,即Q=(Qin+Qs)/2,查询所述关系图预测出该水库此次汛期的排沙比。
进一步地,根据预设的传播时间表以及关系图预测所述被测水库在所述当前汛期的排沙比具体包括:
根据水库相关调度规程和当时具体情况确定,确定水库的下泄流量Qout;
针对所述水库的下泄流量,查询所述传播时间表得出沙峰的出库时间Ts;
根据所述沙峰的出库时间Ts,得出沙峰出库时水库对应的平均下泄流量Qs;
根据所述平均入库流量数据Qin和平均下泄流量Qs的平均值Q,即Q=(Qin+Qs)/2,查询所述关系图预测出该水库此次汛期的排沙比。
进一步地,确定水库的下泄流量Qout具体包括水库下泄流量Qout的最大值Qmax和最小值Qmin;水库下泄流量Qout允许的最大值Qmax受下游防洪和航运要求限制,水库下泄流量Qout允许的最小值Qmin受生态、发电、水库防洪和下游航运的要求限制。
进一步地,查询所述传播时间表得出沙峰的出库时间Ts具体包括,计算所述平均入库流量Qin和水库的下泄流量Qout在第二预设时间内的平均值;如果查询时,计算的所述平均流量在所述传播时间表中没有对应值时,采用线性插值的方法查询出沙峰的出库时间Ts。
进一步地,得出沙峰出库时水库对应的平均下泄流量Qs具体包括,以洪水入库时间起算,入库五日平均流量为第一天至第五天的平均入库流量Qin,而浑水出库时的平均下泄流量Qs则以所述传播时间表中查得的时间开始计算,并后延五日,根据出库流量过程,由Ts至Ts+5日内每天的平均下泄流量和水库坝前平均水位分别计算得到水库平均下泄流量Qs和水库坝前平均水位数据。
以三峡水库为例应用本发明方法:
根据三峡水库入库控制站(寸滩水文站)流量和含沙量观测数据及预报数据判断是否符合场次洪水含沙量快速预测条件;
场次洪水含沙量快速预测条件为:预报寸滩站5日平均入库流量Qin大于预设值25000m3/s,且沙峰期含沙量的增量为50%以上;
依据三峡水库入库流量和水库坝前水位,根据水库相关调度规程确定水库下泄流量大小允许的变化范围;
每场次的洪水期间,水库下泄流量Qout允许的最大值Qmax一般受下游防洪和航运要求限制,允许的最小值Qmin一般受生态、发电、水库防洪和下游航运等要求限制,需要根据水库相关调度规程和当时具体情况确定;
在出库流量允许范围内,针对不同的出库流量过程,采用传播时间表查询的方法快速预测该调度方案下该场次洪水浑水输移至出库的时间Ts;
得到Ts后,可根据出库流量过程得到浑水出库时对应平均下泄流量Qs;
用Q代表某场次洪水期间水库入库流量和下泄流量的平均值,即Q=(Qin+Qs)/2,则可根据关系图快速预测此情况下场次洪水的排沙比,然后快速预测该调度方案下场次洪水的排沙比,为最终决策水库调度方案提供依据;
所述沙峰的传播时间表可以参考下表所示:
参考图2所示,为水库坝前水位、平均流量与排沙比的关系图,通过计算出的坝前水位和平均流量即可快速预测出该调度方案下场次洪水的排沙比。
参考图3所示,图中为三峡水库在2003至2013年多次汛期采用本发明的预测方法与实际观测的排沙比对照图,从图3中可以看出,预测值与观测值符合度较好,说明本发明的预测方法具有较高的预测精度。
最后需要说明的是,上述描述为本发明的优选实施例,本领域的普通技术人员在本发明的启示下,在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下,可以做出多种类似的表示,这样的变换均落入本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种水库排沙比的预测方法,其特征在于,包括以下步骤:
选定被测水库的入库控制站;
在被测水库的当前汛期,实时收集所述入库控制站的资料数据,所述资料数据包括所述入库控制站的入库流量、入库控制站的沙峰含沙量、水库的入库流量和水库坝前水位;
统计所述入库控制站在第一预设时间内的平均入库流量以及所述沙峰含沙量的增量;
当所述平均入库流量Qin大于第一预设值,且所述增量大于第二预设值时,根据预设的传播时间表以及关系图预测所述被测水库在所述当前汛期的排沙比,所述传播时间表是通过收集被测水库已出现的各次汛期的沙峰输移时间,统计分析得到;所述关系图是通过收集被测水库已出现的各次汛期的观测数据,统计分析得到。
2.根据权利要求1所述的水库排沙比的预测方法,其特征在于,根据预设的传播时间表以及关系图预测所述被测水库在所述当前汛期的排沙比具体包括:
依据所述水库的入库流量和水库坝前水位数据,确定水库的下泄流量Qout;
针对所述水库的下泄流量,查询所述传播时间表得出沙峰的出库时间Ts;
根据所述沙峰的出库时间Ts,得出沙峰出库时水库对应的平均下泄流量Qs;
根据所述平均入库流量数据Qin和平均下泄流量Qs的平均值Q,即Q=(Qin+Qs)/2,查询所述关系图预测出该水库此次汛期的排沙比。
3.根据权利要求1所述的水库排沙比的预测方法,其特征在于,根据预设的传播时间表以及关系图预测所述被测水库在所述当前汛期的排沙比具体包括:
根据水库相关调度规程和当时具体情况确定,确定水库的下泄流量Qout;
针对所述水库的下泄流量,查询所述传播时间表得出沙峰的出库时间Ts;
根据所述沙峰的出库时间Ts,得出沙峰出库时水库对应的平均下泄流量Qs;
根据所述平均入库流量数据Qin和平均下泄流量Qs的平均值Q,即Q=(Qin+Qs)/2,查询所述关系图预测出该水库此次汛期的排沙比。
4.根据权利要求2或3所述的水库排沙比的预测方法,其特征在于,确定水库的下泄流量Qout具体包括水库下泄流量Qout的最大值Qmax和最小值Qmin;水库下泄流量Qout允许的最大值Qmax受下游防洪和航运要求限制,水库下泄流量Qout允许的最小值Qmin受生态、发电、水库防洪和下游航运的要求限制。
5.根据权利要求2或3所述的水库排沙比的预测方法,其特征在于:查询所述传播时间表得出沙峰的出库时间Ts具体包括,计算所述平均入库流量Qin和水库的下泄流量Qout在第二预设时间内的平均值;如果查询时,计算的所述平均流量在所述传播时间表中没有对应值时,采用线性插值的方法查询出沙峰的出库时间Ts。
6.根据权利要求2或3所述的水库排沙比的预测方法,其特征在于:得出沙峰出库时水库对应的平均下泄流量Qs具体包括,以洪水入库时间起算,入库五日平均流量为第一天至第五天的平均入库流量Qin,而浑水出库时的平均下泄流量Qs则以所述传播时间表中查得的时间开始计算,并后延五日,根据出库流量过程,由Ts至Ts+5日内每天的平均下泄流量和水库坝前平均水位分别计算得到水库平均下泄流量Qs和水库坝前平均水位数据。
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