[發明專利]一種面向壩前泥沙減淤的水庫閘門調度方法、裝置和設備

有效

• 申請號: 202210794803.3
• 申請日: 2022-07-07
• 公開（公告）號: CN115062389B
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 趙汗青;張成瀟;戴會超;蔣定國;米博宇;翟然;全秀峰;汝俊杰
• 申請（專利權）人: 中國長江三峽集團有限公司
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/28;G06T17/00
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 胡曉靜

本發明公開了一種面向壩前泥沙減淤的水庫閘門調度方法、裝置和設備，其中方法包括：獲取未來預設時間段內的入庫水沙變化曲線；基于入庫水沙變化曲線，預測壩前預設斷面位置的壩前水沙變化曲線；利用河道的寬度參數和水深參數對壩前水沙變化曲線進行細化；通過細化后的壩前水沙變化曲線和預設的多個閘門開度方案進行三維水沙運動過程模擬，并基于模擬結果從預設的多個閘門開度方案中選出壩前淤沙最少的閘門開度方案。本發明提供的技術方案，在滿足現有水庫調度關于下泄流量總和要求的前提下，進一步提升了壩前泥沙減淤的效果。

技術領域

本發明涉及水利工程技術領域，具體涉及一種面向壩前泥沙減淤的水庫閘門調度方法、裝置和設備。

背景技術

水庫蓄水改變了河流水動力情勢，造成上游來沙沿程淤積，影響防洪、航運安全以及電站的正常運行等。目前普遍采用蓄清排渾、調水調沙、沙峰調度等方法進行水庫泥沙調度，即根據上游的來水來沙情勢，利用水流具有挾沙能力的特點，通過控制大壩泄水的時機并動態調整下泄流量，促進泥沙盡可能地排出庫區。

水庫的壩前區域是泥沙淤積的重點部位，壩前淤積嚴重會威脅水工建筑物的運行穩定與結構安全。而目前的泥沙調度方法主要關注整個庫區的排沙，較少關注壩前泥沙減淤。具體而言，水庫大壩設置有多座閘門，目前的泥沙調度方法只規定了閘門下泄流量的總和，不關心各個閘門的開度，也就對閘門開啟的組合與各閘門的開度沒有要求，只要水庫下泄流量的總和達到要求即可。而上述閘門開啟組合與閘門開度兩個參數對于壩前減淤具有至關重要的影響。因此，如何通過優化控制閘門群的啟閉與開度組合，在滿足現有泥沙調度下泄流量總和要求的前提下，進一步提升壩前減淤的效果，是亟待解決的問題。

發明內容

針對當前水庫排沙忽略閘門啟閉順序引起的壩前淤積問題，本發明提供了一種面向壩前泥沙減淤的水庫閘門調度方法、裝置和設備，從而在滿足現有泥沙調度下泄流量總和要求的前提下，進一步提升了壩前減淤的效果。

根據第一方面，本發明實施例提供了一種面向壩前泥沙減淤的水庫閘門調度方法，所述方法包括：獲取未來預設時間段內的入庫水沙變化曲線，所述入庫水沙變化曲線包括入庫流量和入庫含沙量分別隨時間變化的入庫流量變化曲線和入庫含沙量變化曲線；基于所述入庫水沙變化曲線，預測壩前預設斷面位置的壩前水沙變化曲線；利用河道的寬度參數和水深參數對所述壩前水沙變化曲線進行細化；通過細化后的壩前水沙變化曲線和預設的多個閘門開度方案進行三維水沙運動過程模擬，并基于模擬結果從所述預設的多個閘門開度方案中選出壩前泥沙淤積最少或壩前排沙最多的閘門開度方案。

可選地，所述基于所述入庫水沙變化曲線，預測壩前預設斷面位置的壩前水沙變化曲線，包括：通過水庫調度關系預測所述入庫流量變化曲線對應的出庫流量變化曲線，所述水庫調度關系用于表征任意時刻入庫流量與出庫流量的對應關系；基于所述入庫流量變化曲線和所述出庫流量變化曲線，結合水位-庫容變化關系，計算庫區的水位變化曲線；將所述入庫流量變化曲線、所述入庫含沙量變化曲線和所述庫區的水位變化曲線輸入預設的一維水沙運動模型，計算得到壩前預設斷面位置的壩前水位變化曲線、壩前流量變化曲線和壩前含沙量變化曲線；基于所述壩前水位變化曲線和壩前流量變化曲線計算壩前平均流速變化曲線；將所述壩前平均流速變化曲線和所述壩前含沙量變化曲線作為所述壩前水沙變化曲線。

可選地，所述通過水庫調度關系預測所述入庫流量變化曲線對應的出庫流量變化曲線，包括：將所述入庫流量變化曲線各個時刻對應的入庫流量值輸入所述水庫調度關系，得到各個時刻對應的出庫流量值，并基于所述各個時刻對應的出庫流量值繪制生成所述出庫流量變化曲線；其中，所述水庫調度關系包括：在所述入庫流量值上升至洪峰之前，當所述入庫流量值小于第一預設閾值時，所述出庫流量值等于所述入庫流量值，當所述入庫流量值不小于第一預設閾值時，所述出庫流量值等于所述第一預設閾值；在所述入庫流量值從洪峰開始下降之后，當所述入庫流量值大于第二預設閾值時，所述出庫流量值等于所述入庫流量值，當所述入庫流量值不大于第二預設閾值時，所述出庫流量值等于所述第二預設閾值。