[發明專利]一種水庫相機敞泄排沙調度方案快速生成方法

有效

• 申請號: 202010350867.5
• 申請日: 2020-04-28
• 公開（公告）號: CN111626564B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 趙瑾瓊;元媛;龍瑞
• 申請（專利權）人: 長江水利委員會長江科學院
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/06;G06F30/20
• 代理公司: 武漢楚天專利事務所 42113
• 代理人: 胡盛登

本發明提供一種水庫相機敞泄排沙調度方案快速生成方法，包括以下具體步驟，采集目標水庫水文、泥沙數據；擬定相機敞泄排沙調度方案，由起動流量、持續時間和最小間隔3個參數組成；采用簡化計算方法快速計算水庫淤積發展過程；根據水庫最大允許淤積量確定可行方案。本方法根據水庫沙量平衡基本原理計算不同相機敞泄排沙調度參數組合方案下水庫淤積發展過程，所需資料較之已有方法更易收集，能更為簡單、快速且直觀的對比不同相機敞泄排沙調度方案排沙效果，可直接應用于無資料地區水庫泥沙估算和水庫泥沙設計初期多方案比選工作中。

技術領域

本發明涉及水庫泥沙管理領域，特別是涉及一種水庫相機敞泄排沙調度方案快速生成方法。

背景技術

天然河流上修建水庫后，破壞了河道與來水來沙的相對平衡狀態，使河道的侵蝕基面發生較大變化，必然引起庫區內泥沙的落淤，從而影響水庫庫容保留和使用壽命。對于在多泥沙河流上修建的水庫或面臨泥沙淤積問題的中小型水庫，相機間歇性敞泄排沙可以較好的協調發電和排沙的關系，是一種經過實踐證明行之有效的泥沙管理方式。這種泥沙管理方式的基本思路是利用不同流量水流輸沙能力的差異，中小水時蓄水發電，同時將泥沙攔淤在庫內以減少過機泥沙；當來流量較大、輸沙能力較強且泥沙淤積到一定層度時，迅速降低水庫水位至空庫或近似空庫狀態，利用大水輸沙能力強的特點將前期淤積的泥沙沖刷出庫；如此循環往復，以實現水庫長期使用的目的。

這一方式成立的關鍵是確定合理的相機敞泄排沙調度參數，一般包括起動流量、持續時間、最小間隔等。若起動流量較小，或持續時間較長，或間隔較短，雖可減少泥沙淤積、實現水庫長期使用，當頻繁的排沙也會顯著影響水庫的發電效益；反之，雖可增加水庫的發電效益，但將難以保證水庫的使用壽命。

目前工程設計中泥沙調度方式擬定及效果評估一般常用的有三種方法，包括經驗公式法、數學模型法和物理模型法。經驗公式法具有簡便、快速的特點，一般可用于估算特征水位對水庫淤積的影響，但通常難以用于研究間歇性的相機敞泄排沙調度方案對泥沙淤積過程的影響；數學模型法，目前廣泛采用的一維模型理論成熟、性能穩定，但水庫敞泄排沙具有很強的三維性，一維模型的適用性和穩定性面臨著很大挑戰，而水庫三維水沙模型發展至今仍存在計算復雜、耗時較長、穩定性差等問題，難以普及；物理模型法，是研究水庫泥沙問題最為成熟可靠的手段，但該方法成本高、耗時長，難以用于初期多方案比選階段。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提出了一種水庫相機敞泄排沙調度方案快速生成方法，可直接應用于無資料地區水庫泥沙估算和水庫泥沙設計初期多方案比選工作中。

本發明一種水庫相機敞泄排沙調度方案快速生成方法，包括以下具體步驟，

(1)采集目標水庫水文、泥沙數據，

具體包括：水庫壩址長系列或代表系列逐日流量Q_i、逐日含沙量S_i，i＝1～I，I為總天數；

(2)擬定相機敞泄排沙調度方案，包括起動流量Q_n、持續時間t_n和最小間隔Δt_n，n為方案序號，n＝1……N，N為總方案數；

(3)基于沙量平衡原理，采用簡化計算方法快速計算水庫淤積發展過程；

(4)根據水庫最大允許淤積量選取可行方案。

所述步驟(3)基于沙量平衡原理，采用簡化計算方法快速計算水庫淤積發展過程的具體步驟如下：

1)逐日計算第一次泄空沖刷起動前的累積淤積量：