黃河水沙聯(lián)合調度關鍵問題與實踐

目錄
第1章 緒論 1
1.1 水庫水沙調控的有關問題 1
1.1.1 黃河水沙特點 1
1.1.2 黃河中游水庫概況 5
1.1.3 水沙聯(lián)合調度所涉及的范疇 7
1.2 國內(nèi)外水庫水沙調控發(fā)展研究現(xiàn)狀 10
1.2.1 水庫泥沙發(fā)展研究現(xiàn)狀 10
1.2.2 水庫優(yōu)化調度數(shù)學模型發(fā)展研究現(xiàn)狀 14
1.2.3 水沙聯(lián)合調度發(fā)展研究現(xiàn)狀 18
1.3 主要研究工作與成果 22
第2章 黃河中下游來水來沙特性與預測 24
2.1 水庫來水來沙歷史情況特性分析 24
2.2 水文動力系統(tǒng)分析 28
2.2.1 水文動力系統(tǒng)分析方法 28
2.2.2 潼關站計算案例 36
2.3 中長期水沙預測分析 36
2.3.1 BP神經(jīng)網(wǎng)絡對水沙系列的預測 37
2.3.2 自相關—滑動平均模型ARMA（1，1）對水沙系列的預測 42
2.3.3 結果分析 43
2.4 汛期洪峰和沙峰的頻率曲線的計算 44
2.4.1 汛期洪峰和沙峰的規(guī)律分析 44
2.4.2 汛期洪峰沙峰的頻率曲線的建立 45
2.5 本章小結 48
第3章 高含沙洪水的運動特征分析與“揭河底”機理探討 49
3.1 高含沙洪水的一般特性 49
3.1.1 水文特性 49
3.1.2 河床演變特性 50
3.2 “揭河底”現(xiàn)象概述與基本物理要素分析 52
3.2.1 “揭河底”現(xiàn)象概述 52
3.2.2 “揭河底”表象特征 52
3.2.3 “揭河底”現(xiàn)象基本物理要素分析 53
3.3 “揭河底”現(xiàn)象基本機理分析 54
3.3.1 隨機脈動壓力下河床成塊淤積物起動機理 54
3.3.2 高含沙水流的紊動能量分布 56
3.3.3 低頻大尺度紊動能量增加是發(fā)生“揭河底”現(xiàn)象的主要原因 57
3.4 “揭河底”厚度計算分析與驗證 57
3.4.1 單次“揭河底”厚度計算分析 57
3.4.2 場次洪水“揭河底”深度分析判斷 58
3.4.3 歷史資料計算驗證 59
3.5 2003年小北干流河段“揭河底”預測 60
3.5.1 實測各河段河床泥沙分層概況 60
3.5.2 各河段邊界條件界定 62
3.5.3 不同量級洪水“揭河底”可能性分析 62
3.5.4 局部“揭河底”預測計算 65
3.5.5 預測結果分析 66
3.5.6 結論 68
3.6 本章小結 69
第4章 潼關高程的相關分析與庫區(qū)泥沙淤積神經(jīng)網(wǎng)絡快速預測模型 70
4.1 汛期潼關高程與其相關因子的分析 70
4.1.1 汛期潼關高程下降物理成因分析 71
4.1.2 汛期潼關高程回歸模型計算 72
4.1.3 結論 78
4.2 非汛期潼關高程與三門峽水庫運用關系分析 79
4.2.1 非汛期潼關高程上升原因分析 79
4.2.2 水庫非汛期運用對潼關高程的影響及相關分析 81
4.2.3 合理調整水庫運用指標為降低潼關高程創(chuàng)造有利條件 84
4.2.4 結論 85
4.3 庫區(qū)泥沙沖淤量的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡的計算 85
4.3.1 模糊神經(jīng)網(wǎng)絡對三門峽水庫泥沙沖淤量的計算 86
4.3.2 結論 92
4.4 本章小結 92
第5章 水庫排沙和異重流調度研究 93
5.1 水庫洪水期排沙特征分析 93
5.1.1 泥沙調節(jié)特點 93
5.1.2 汛期沖刷規(guī)律 93
5.1.3 洪水排沙特性 93
5.2 明流及異重流輸沙特點 96
5.3 回水淤積與異重流淤積特點 98
5.3.1 三角洲淤積的特點 98
5.3.2 帶狀淤積的特點 99
5.3.3 錐體淤積的特點 99
5.4 水庫異重流聯(lián)合調度的實例分析 99
5.4.1 小浪底水庫異重流傳播運行時間分析 99
5.4.2 小浪底水庫異重流淤積量分析與估算 100
5.4.3 小浪底水庫異重流條件分析與方案設計 101
5.5 本章小結 108
第6章 水庫汛期渾水發(fā)電與優(yōu)化調度研究 109
6.1 汛期水庫的運用方式 109
6.1.1 問題的提出 109
6.1.2 汛期發(fā)電試驗水庫運用的基本原則 109
6.1.3 汛期發(fā)電試驗水庫運用的主要指標 111
6.1.4 汛期發(fā)電試驗水庫的運用方式 112
6.2 汛期發(fā)電效益和影響分析 113
6.2.1 汛期發(fā)電效益分析 113
6.2.2 汛期發(fā)電的影響分析 119
6.3 基于遺傳算法與神經(jīng)網(wǎng)絡的水庫優(yōu)化調度研究 120
6.3.1 遺傳算法 121
6.3.2 基于遺傳算法與神經(jīng)網(wǎng)絡的水庫多目標優(yōu)化調度研究 123
6.3.3 水沙聯(lián)合多目標調度計算結果分析 127
6.4 本章小結 129
第7章 水沙聯(lián)合調度及其對下游河道的影響研究 131
7.1 黃河調水調沙試驗概述 131
7.1.1 調水調沙試驗緣由 131
7.1.2 黃河調水調沙試驗目標 132
7.1.3 調水調沙試驗調度邊界條件分析 133
7.1.4 調水調沙試驗過程 135
7.2 水沙聯(lián)合調度的關鍵技術分析 136
7.2.1 水沙聯(lián)合調度的幾種方式 136
7.2.2 水沙聯(lián)合調度技術路線 137
7.2.3 四庫水沙聯(lián)合調度流程 139
7.2.4 流量對接 140
7.2.5 含沙量對接 140
7.3 洪水過程的模擬和預測 141
7.3.1 洪水特性分析 141
7.3.2 相關系數(shù)的計算 142
7.3.3 BP神經(jīng)網(wǎng)絡預測模型的建立 145
7.4 水沙聯(lián)合調度對下游河道的影響分析 147
7.4.1 對下游河道河勢調整、整治工程作用分析 147
7.4.2 下游河道沖淤效果分析 149
7.4.3 河道行洪能力變化分析 153
7.4.4 第二次調水調沙試驗對下游河道的影響 160
7.5 水沙聯(lián)合調度的綜合評價分析 160
7.5.1 水沙調度結果達到預案要求 160
7.5.2 驗證了調水調沙是治理黃河的有效措施 160
7.5.3 對小浪底水庫異重流形成的影響 161
7.5.4 對下游河道的影響 161
7.5.5 存在問題及建議 161
7.6 本章小結 163
第8章 黃河調水調沙調度過程與效果總結 164
8.1 調水調沙調度過程 164
8.1.1 首次試驗 164
8.1.2 第二次試驗 166
8.1.3 第三次試驗 167
8.1.4 2005年汛前調水調沙 168
8.1.5 2006年汛前調水調沙 169
8.1.6 2007年汛前調水調沙 170
8.1.7 2007年汛期調水調沙 172
8.1.8 2008年汛前調水調沙 173
8.1.9 2009年汛前調水調沙 174
8.1.10 2010年汛前調水調沙 176
8.1.11 2010年汛期第一次（7月）調水調沙 177
8.1.12 2010年汛期第二次（8月）調水調沙 178
8.1.13 2011年汛前調水調沙 180
8.1.14 2012年汛前萬家寨、三門峽水庫高水位對接調水調沙 181
8.1.15 2012年汛期第一次調水調沙（7月23日9 時至29日6時） 182
8.1.16 2012年汛期第二次調水調沙（7月29日6 時至8月6日12時） 182
8.1.17 2013年汛前調水調沙 183
8.1.18 2014年汛前調水調沙 184
8.1.19 2015年汛前調水調沙 186
8.2 調度效果總結 187
第9章 結論 191
參考文獻 195
后記 203