基于动态泄流法的梯级水库群溃坝应急调度方法及系统技术方案

本发明专利技术属于水库应急调度领域，涉及基于动态泄流法的梯级水库群溃坝应急调度方法及系统。该方法包括：将洪水过程输入梯级水库群应急调度模型，考虑洪水过程的涨水、退水阶段，基于动态泄流法控制水库库容预泄和水库洪量下泄，组合生成水库应急调度方案集；溃坝时调用溃坝洪水模拟模型进行溃坝洪水过程计算以及河道演进；计算梯级水库群应急调度的效益目标函数；根据效益目标函数值进行应急调度方案的优选及推荐。本发明专利技术考虑溃坝洪水险情下梯级水库调度的时效性和可行性以及不同流域、不同梯级水库调度过程的差异性和方法通用性，在梯级水库群遭遇溃坝洪水险情时，能够快捷通用地进行应急调度方案制定，可运用于不同流域梯级水库群的溃坝应急调度。库群的溃坝应急调度。库群的溃坝应急调度。

【技术实现步骤摘要】
基于动态泄流法的梯级水库群溃坝应急调度方法及系统


[0001]本专利技术属于水库应急调度领域，更具体地，涉及一种基于动态泄流法的梯级水库群溃坝应急调度通用方法及系统。

技术介绍

[0002]随着各流域水库建设工作的深入，流域内的梯级水库群系统不断完善，可改善流域内水资源的配置，充分发挥发电、供水、灌溉、航运等综合效益，同时也为流域防洪减灾提供了坚实基础。梯级水库群的运行对于流域经济社会发展以及安全保障均有重大意义，其安全保障问题也尤为关键。考虑流域内可能发生的特大洪水、堰塞体溃决以及大坝质量等问题导致的大坝溃决情形，开展梯级水库群的溃坝应急调度研究，具有重要现实意义。
[0003]现有的梯级水库群应急调度研究中，一般仅考虑超标洪水情形下的梯级水库群应急调度过程，而不考虑水库出现溃坝险情。此外，部分学者利用经验公式以及水动力学方法对溃坝洪水及其演进过程进行针对性模拟，还有学者针对应急调度中的梯级水库溃决风险评估进行了研究，但同时考虑溃坝情景模拟以及梯级水库应急调度的研究尚不深入，且现有研究一般仅针对特定的流域以及特定的梯级水库群，应急调度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于动态泄流法的梯级水库群溃坝应急调度方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：针对某一频率的洪水过程，给定第i个水库预泄阶段的闸门开度系数ξ
ip
、第i个水库泄洪阶段的闸门开度系数ξ
if
，将第i个水库在全调度时段的入库流量过程输入梯级水库群应急调度模型，考虑洪水过程的涨水、退水阶段，基于动态泄流法，以ξ
ip
控制水库预泄，以ξ
if
控制水库洪量下泄，组合生成水库应急调度方案，并得到对应的出库流量过程，及库水位变化曲线；其中，第i个水库在第j个调度时段的入库流量记为出库流量记为时，为给定频率的洪水过程在第j个调度时段的流量；S2：根据当前水库的库水位变化曲线判断是否存在溃坝情况，若无溃坝，则将当前水库的考虑滞时后作为下一个水库的对下一个水库继续执行步骤S1；若出现溃坝，则调用溃坝洪水模拟模型进行溃坝洪水过程计算以及溃坝洪水河道演进模拟，从而获得下一个水库的入库流量对下一个水库继续执行步骤S1；S3：待梯级水库群的所有水库依序执行完步骤S1和S2之后，根据各个水库的溃坝损失、溃坝风险以及发电效益的子目标函数，计算梯级水库群应急调度的效益目标函数F；S4：调整(ξ
ip
,ξ
if
)并重新执行S1～S3，每次调整(ξ
ip
,ξ
if
)均获得一个F，据此进行应急调度方案即(ξ
ip
,ξ
if
)集合的优选和/或推荐。2.如权利要求1所述的一种基于动态泄流法的梯级水库群溃坝应急调度方法，其特征在于，步骤S1所述的梯级水库群应急调度模型中，调度过程的库水位通过误差目标函数进行决策，误差目标函数形式如下：式中，F
ierr
为第i个水库的误差目标；为第i个水库第j时段出库流量；为第i个水库第j时段平均库水位；T
p
为洪水预泄时段；X
iξ
(
·
)为根据第i个水库的库水位以及闸门开度系数ξ
i
求解时段下泄能力目标的动态泄流曲线；ξ
ip
为第i个水库预泄时的闸门开度系数；ξ
if
为第i个水库泄洪时的闸门开度系数。3.如权利要求2所述的一种基于动态泄流法的梯级水库群溃坝应急调度方法，其特征在于，所述的梯级水库群应急调度模型需要满足以下约束条件：水量平衡约束、上下游水力联系约束、水库下泄能力约束、水库水位约束和发电能力约束。4.如权利要求3所述的一种基于动态泄流法的梯级水库群溃坝应急调度方法，其特征在于，各约束条件如下：水量平衡约束：式中，V
i,j+1
为第i个水库在第j个调度时段末的库容；V
i,j
为第i个水库在第j个调度时段初的库容；为第i个水库在第j个调度时段的入库流量；为第i个水库在第j个调度时
段的出库流量；Δt为第j个调度时段的时长；上下游水力联系约束：式中，为时段j直接上游水库k到达水库i的流量；B
ij
为水库i在时段j的上游区间来水流量；U
i
为水库i的所有直接上游水库；水库下泄能力约束：式中，和为水库i在时段j的下泄流量下限和上限；为水库i在时段j的下泄流量；水库水位约束：式中，和为水库i在时段j的水位下限和上限；Z
ij
为水库i在时段j的水位；式中，Z
i0
和Z
iT
为水库i在调度过程初始和末尾时段的水位；和为水库i指定的调度过程初、末水位；发电能力约束：式中，和为水库i在时段j的出力下限和上限。5.如权利要求1所述的一种基于动态泄流法的梯级水库群溃坝应急调度方法，其特征在于，步骤S2所述的溃坝洪水模拟模型中，溃坝洪水过程计算公式以及溃坝洪水河道演进公式如下：其中，考虑大坝瞬间溃决情形，溃坝洪水洪峰流量计算式如下：式中，Q
bmax
为发生溃坝洪水时的洪峰流量；avg{}为取均值；为发生溃坝洪水时的洪峰流量；avg{}为取均值；为三种不同溃坝洪水洪峰流量的经验值；对于溃坝洪水自上游到下游的演进计算，具体公式如下：对于溃坝洪水自上游到下游的演进计算，具体公式如下：
式中，T
all
为上游溃坝洪水总历时；K为系数；W为溃坝时溃口以上的库区蓄水量；t为溃坝后的第t时刻；为t时刻的溃坝洪水流量；为溃坝洪水到达下游时的最大洪峰流量；t1为下游洪水起涨时间；t2为下游洪峰出现时间；t3为下游洪水结束时间；v为上下游区间水流流速；K
g
、K1、K...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈璐，钟文杰，郭靖，张发鸿，葛林松，李启龙，薛阳，涂俊，
申请(专利权)人：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：