蜀河水电站施工导流流量控制研究

论文摘要

施工导流流量的大小是影响水电站枢纽施工进度和施工安全的主要因素，同时也是决定工程投资的因素之一。如何兼顾节约与安全是施工导流设计的关键。在梯级滚动开发中，充分利用上游已建水电站的调蓄作用，控制下游在建水电站施工导流流量是解决这一问题的有效途径。本文根据近年来汉江上游来水偏枯和安康水库的运行特点，针对不同施工期蜀河水电站的导流标准，对安康水库如何进行相应控泄进行了较全面的研究。主要研究成果如下：(1)采用黄金分割法划分洪水特征指标量级，运用概率统计对安康水库的入库洪水特性进行概率分析，并通过复杂性理论分析安康站洪峰流量序列的复杂性，提取出安康水库洪水变化的复杂性特征，为蜀河水电站施工导流控制提供了理论依据。复杂性理论具有计算方便、对时间序列长度等条件的要求相对较低等优点，因而具有实用价值。(2)受库容淤积等因素影响，安康水库特征指标发生一定程度改变，需对水库防洪、蓄泄能力等进行复核。结合安康水库的多年洪水资料和现有运行方式，针对蜀河施工期不同时段的导流标准拟定起调水位方案，提出了安康水库的控泄方式和调度规则，最终达到优化蜀河水电站施工导流量、降低施工导流投资和缩短工期的目的。(3)消落时间可看作是歇洪间期，通过计算水库消落时间可反推出水库可超蓄水位。通过对安康水库超蓄水位、基流和泄流方式的不同组合，进行蓄泄能力分析，再推求出蜀河施工关键期时的不同控泄流量下安康水库的蓄水位与歇洪间期的关系。(4)由于安康水库对洪水具有调节作用，改变了下游天然洪水的时程分配及峰、量值，从而改变了下游蜀河水电站堰前洪水的概率分布。针对安康、安～蜀区间洪水的实际特点，采用概率组合法估算了蜀河水电站堰前设计洪水。(5)与其他常用的风险分析模型对比，蒙特卡罗随机模拟法(MC)具有受条件限制影响小、易于实现和改进的优点，本文选用蒙特卡罗法来计算施工导流风险。为了克服传统蒙特卡罗法抽样次数要求较高的缺点，做了如下改进：采用拉丁超立方抽样与对偶变数相结合的抽样方法进行抽样，加速方差收敛。改进的蒙特卡洛随机模拟法大大减少了抽样次数，更加精确的反映了输入概率函数中的值的分布。结果表明，蜀河水电站施工导流风险与安康水库的运行状况密切相关。通过安康控泄降低蜀河施工导流风险方法是有效的、可行的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景及目的意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 梯级水库下游设计洪水方面的研究
• 1.2.2 洪水风险分析方面的研究
• 1.3 本研究的主要内容
• 1.4 研究的总体思路及技术路线
• 2 基本资料
• 2.1 流域概况
• 2.2 蜀河水电站基本资料
• 2.2.1 气象条件
• 2.2.2 水文资料
• 2.2.3 安康水库基本资料
• 2.2.4 蜀河水电站施工导流方式及设计标准
• 3 洪水基本规律分析
• 3.1 洪水特征指标
• 3.1.1 洪水峰峰间期
• 3.1.2 洪水歇洪间期
• 3.1.3 起涨间期
• 3.1.4 涨水段间期
• 3.1.5 退水段间期
• 3.1.6 结束间期
• 3.1.7 各指标间的换算
• 3.2 洪水发生概率分析
• 3.2.1 洪水特征指标值的量级划分方法
• 3.2.2 洪水发生概率分析原理
• 3.2.3 洪水月分布统计
• 3.2.4 洪水的年内次数分析其概率
• 3.2.5 洪水峰峰间期分析
• 3.2.6 洪水歇洪间期分析
• 3.2.7 洪水起涨间期分析
• 3.2.8 洪水涨水段间期分析
• 3.2.9 径流年型与年洪水次数及年洪水歇洪间期关系分析
• 3.3 洪峰流量序列的复杂性分析
• 3.3.1 算法复杂性分析方法
• 3.3.2 洪水时间序列的复杂性分析
• 3.4 小结
• 4 考虑安康控泄的蜀河施工期洪水控制
• 4.1 下游工程施工期上游梯级水库洪水控制的思路和方法
• 4.2 水库调洪计算原理
• 4.3 安康水库现行防洪调度规则
• 4.4 对安康水库原设计调洪演算复核
• 4.5 对安康水库新资料调洪计算
• 4.6 蜀河水电站施工期关键时段的控泄方案研究
• 4.6.1 四月份草土围堰施工的安康控泄方案分析
• 4.6.2 汛期7至9月份安康控泄
• 4.6.3 安康控泄方案可行性分析
• 4.7 安康水库蓄泄能力分析
• 4.7.1 一般情况下安康水库超蓄后的泄流能力
• 4.7.2 蜀河施工期安康水库控泄流量下的水库消落规律
• 5 考虑安康水库调控作用的蜀河水电站施工导流风险分析
• 5.1 风险（Risk）的概念
• 5.1.1 风险因素分析
• 5.1.2 风险分析方法
• 5.1.3 蒙特卡洛随机模拟法（MC法）
• 5.2 利用安康水库控泄减小蜀河水电站施工导流风险的必要性和可行性
• 5.3 考虑上游水库控泄的蜀河施工导流风险分析
• 5.3.1 施工导流风险定义
• 5.3.2 蜀河施工导流风险因素确定
• 5.3.3 施工导流风险率计算模式
• 5.3.4 数值求解方法
• 5.3.5 计算结果分析
• 6 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录