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丹江口水库供水调度研究

马嘉悦  
【摘要】:丹江口水库作为南水北调中线工程的水源地,它的合理运行对于保障中线工程的顺利实施发挥着关键作用。水库位于汉江中上游,水域横跨湖北、河南两省,由汉江库区和丹江库区组成,水源来自于汉江及其支流丹江,水量充沛,水质优良。水库大坝加高后,正常蓄水位从157m提高到170m,蓄水量从174.5亿m3增加到290.5亿m3,可提供北调水量95亿m3。库区水域面积近1000 km2,电站装机容量105万k W。丹江口水库具有供水,防洪,发电,航运,灌溉,养殖,旅游的综合效益。本文以丹江口水库为研究对象,为充分利用丹江口水库水资源,主要研究以下两方面的内容:1.丹江口水库优化调度图及调度规则的制定。分别建立优化调度模型,采用自优化模拟方法制定优化调度图,经过大量试算和模拟确定优化调度规则,最后结合历史长系列来用水资料分别计算基于调度图和调度规则的丹江口水库可调水量。2.丹江口水库实时调度以及汉江上游大中型水库配合丹江口水库的实时联合调度。分别建立丹江口水库单独调度的可调水量和供水量模型,并采用基于反馈修正的等流量调节计算方法求解该模型;建立丹江口水库与其上游水库联合调度的综合效益最大模型和兼顾受水区供水保证率的综合效益最大模型,并采用逐次逼近法求解该模型;最后结合径流预报数据及其他相关数据分别对四个模型进行实例验证。本文的主要结论为:1.采用自优化模拟技术,制定丹江口水库优化调度图,并应用该优化调度图,计算丹江口水库可调水量。采用该优化调度图进行模拟计算,丹江口水库多年平均调水量更大,且调水过程的年内年际分配更加均匀。2.结合径流预报和水库蓄水状态,提出了基于径流预报和等流量调节的丹江口水库运行调度规则,并应用该调度规则,计算丹江口水库可调水量。采用该优化调度规则进行模拟计算,丹江口水库多年平均可调水量虽略有减小,但调水过程的年内年际分配更加均匀。从调水过程的年际过程来看,基于等流量调节调度规则的陶岔渠首年最大调水量113.45亿m3比规划成果130.42亿m3小,年最小调水量58.51亿m3比规划成果53.62亿m3大,年调水过程的变差系数比规划成果要小,表明年际调水过程更加均匀。从调水过程的年内过程来看,大部分年份陶岔渠首调水过程为汛期一个值、非汛期一个值;从调水最大年份的年内过程来看,也没有出现锯齿状的波动情况,表明基于等流量调节的年内调水过程也更加均匀。3.调水过程均匀性的获得,是要以牺牲一部分调水量为代价的,在一定范围内,调水过程越均匀,可调水量越少。采用优化调度图计算的可调水量大于采用优化调度规则计算的可调水量,但采用优化调度规则制定的调水过程更为均匀,调水量值的大小不会频繁波动。4.从未来丹江口水库调度需求出发,分别构建了丹江口水库实时优化单独调度模型和丹江口水库与汉江上游梯级水库联合调度模型,分别采用基于反馈修正的等流量调节方法求解单库优化调度模型,采用逐次逼近方法求解联合调度模型。通过实例验证,不同的调度模型更够满足不同的调度需求,计算结果符合模型要求,表明该模型的建立正确实用,求解方法合理快速,能够为丹江口水库实时调度的实际运行提供一定的科学依据。


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