黃河上游梯級水庫群防凌調(diào)度風(fēng)險分析的理論與實踐.pdf

1、黃河上游寧蒙河段由于其所處的特殊地理位置和復(fù)雜多變的河道沖淤特點，是中國目前遭受凌災(zāi)威脅最嚴(yán)重的河段之一。近年來，依靠黃河上游梯級水電站聯(lián)合防凌調(diào)度這一主要的工程防凌措施，寧蒙河段凌情得到了改善、災(zāi)情得到了緩解。然而，防凌期嚴(yán)格控制水庫控泄流量的防凌操作方式，嚴(yán)重阻礙了黃河上游水能效益的發(fā)揮，增加了火電的調(diào)峰負(fù)擔(dān)。隨著近年來黃河上游拉西瓦、積石峽等電站的投運，梯級水電站聯(lián)合運行方式、凌情演變趨勢及西北電網(wǎng)用電結(jié)構(gòu)特點等都發(fā)生了深刻變化，

2、防凌調(diào)度出現(xiàn)了一些新形勢和新特點。可見，在保障寧蒙河段防凌安全的前提下，論證增加劉家峽水庫防凌期控泄流量、提高黃河上游水能利用效益的可行性和合理性，具有重要的理論和實踐意義。為此，論文以此為背景，開展了寧蒙河段凌情因子演變趨勢及統(tǒng)計規(guī)律分析、凌災(zāi)風(fēng)險綜合評估、黃河上游梯級水電站聯(lián)合防凌優(yōu)化調(diào)度運行方式等內(nèi)容研究。研究成果具有較強的系統(tǒng)性、科學(xué)性和可操作性，對保障寧蒙河段防凌安全和發(fā)揮黃河上游水能資源優(yōu)勢具有重要的科學(xué)決策依據(jù)。論文取得的

3、主要研究成果如下；
　　 (1)針對黃河防凌安全問題，構(gòu)建了寧蒙河段防凌預(yù)案研究的理論框架體系，以“凌情特征分析→凌災(zāi)風(fēng)險分析→水庫防凌調(diào)度→控泄方案制定”為研究主線，采用統(tǒng)計學(xué)、水力學(xué)、熱力學(xué)、氣象學(xué)等多學(xué)科交叉的方法，研究了寧蒙河段凌災(zāi)風(fēng)險及黃河上游梯級水電站聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度運行方式，制定并推薦了2011～2012年寧蒙河段防凌預(yù)案。
　　 (2)采用Kendall、Spearman、R/S及極大熵譜法等多元統(tǒng)計理論，揭

4、示了寧蒙河段歷史年份凌情影響因子(氣溫、控泄流量、槽蓄水增量等)的趨勢性、持續(xù)性及周期性等演變規(guī)律及相關(guān)關(guān)系，提取了影響凌災(zāi)風(fēng)險的關(guān)鍵風(fēng)險因子，建立了寧蒙河段封開河日期及年最大槽蓄水增量的多元回歸預(yù)測模型，為劉家峽水庫防凌期不同控泄方案對應(yīng)的風(fēng)險效益分析奠定了基礎(chǔ)。
　　 (3)采用系統(tǒng)科學(xué)、管理科學(xué)及工程科學(xué)等多學(xué)科綜合交叉的研究手段，構(gòu)建了寧蒙河段凌災(zāi)風(fēng)險評價指標(biāo)體系，提出了凌災(zāi)風(fēng)險綜合評價的投影尋蹤聚類模型，制定了凌災(zāi)風(fēng)險

5、等級劃分標(biāo)準(zhǔn)，并通過將模型計算結(jié)果與歷史實際凌災(zāi)發(fā)生強度及規(guī)律的對比分析，論證了所建凌災(zāi)風(fēng)險綜合評估模型和可行性和合理性。
　　 (4)針對近20年寧蒙河段凌情演變趨勢和黃河上游梯級水電站聯(lián)合防凌運行方式存在的不足，考慮防凌、發(fā)電及電網(wǎng)運行安全等因素，建立了黃河上游梯級水電站最小時段出力最大的防凌優(yōu)化調(diào)度模型，提出了一類“分類假設(shè)、逆序循環(huán)”的改進(jìn)加速遺傳算法對模型進(jìn)行求解，計算了劉家峽水庫防凌期不同控泄流量對應(yīng)的凌災(zāi)風(fēng)險及梯級

6、發(fā)電效益，論證了所建模型的合理性和可行性。
　　 (5)基于現(xiàn)狀年(2010～2011年)黃河上游梯級水電站防凌期控泄水平，構(gòu)建了2011～2012年劉家峽水庫防凌期不同等級控泄方案集，計算了不同方案對應(yīng)的凌災(zāi)風(fēng)險及梯級發(fā)電效益，并綜合考慮寧蒙河段關(guān)鍵斷面及危險河段過流安全、沿黃引水、灌區(qū)用水及凌災(zāi)風(fēng)險敏感性變化等因素，提出2011～2012年防凌期劉家峽水庫控泄流量可提高50m3/s，相應(yīng)黃河上游六大直調(diào)水電站發(fā)電量可增加約6