反调节库作用下亭口水库水沙调控方式研究

摘要

中国西北地区自然条件较为复杂，气候条件存在显著差异，造成水资源紧缺，属于干旱生态脆弱区。加之水土流失严重，导致水体内泥沙含量较高，加重了西北旱区水问题严峻的现象。因此，急需修建水库工程保障水资源的合理调配。本文以中国西北地区的多泥沙水库—亭口水库为研究对象，基于反调节库与亭口水库互馈作用过程，考虑亭口水库投运后其供水对象在不同发展时期的供水需水要求，确定亭口水库投运后与之协调的合理水沙调控方式。以最大限度地满足其供水效益为前提，同时尽可能减少库区泥沙淤积量，为亭口水库投运后的运用管理提供技术支撑，也为多泥沙水库进行了实际的理论研究和探索。主要工作概括如下： (1)确定了亭口水库投运后的短期入库水沙条件。在考虑上游甘肃省拟建两库的影响下，根据数理统计法得到的水沙特性分析结果，确定出水库投运后的短期入库水沙系列。同时考虑排沙界限的影响，制定了水库投运后的水沙调度情景。 (2)揭示了反调节库与亭口水库互馈作用过程。基于效益最大为前提，遵循亭口水库优先供水，反调节库辅助供水的原则。通过分析亭口水库多方面的限制条件，进一步揭示了反调节库与亭口水库的互馈过程。 (3)建立了考虑反调节库作用下亭口水库水沙调度模型。该模型包括水沙动力学模型和水沙优化配置模型。基于反调节库与亭口水库互馈作用过程，给出不同入库水沙条件下，库区冲淤变化和供蓄水过程，以及反调节库的充水、供水过程。 (4)确定了亭口水库投运后初期运行的合理水沙调控方式。以亭口水库短期入库水沙代表系列为基本条件，考虑亭口水库投运后其供水对象在不同发展时期的供水需水要求，并综合考虑亭口水库受到的多方面限制条件，从而确定出亭口水库投运后与供水对象供水需求量相协调的合理水沙调控方式。

目录

声明

符号说明表

1 绪论

1.1研究背景

1.2研究目的及意义

1.3国内外研究进展

1.3.1 水沙变化规律研究进展

1.3.2 水沙动力学模型研究进展

1.3.3 水沙优化配置模型研究进展

1.3.4 水库水沙调控方式研究进展

1.4主要研究内容

1.5技术路线

2 研究项目概况

2.1工程概况

2.1.1 黑河流域概况

2.1.2 亭口水库工程概况

2.1.3 亭口水库供水工程概况

2.2亭口水库投运后水库调度研究背景

2.3反调节库与亭口水库的互馈过程研究

2.4本章小结

3 亭口水库入库水沙条件研究

3.1入库水沙基本资料

3.2亭口水库入库水沙研究方法

3.2.1 水沙年内分配

3.2.2 水沙年际变化

3.2.3 水沙变化趋势分析

3.3亭口水库入库水沙变化规律

3.3.1 水沙年内变化特征

3.3.2 水沙年际变化特征

3.3.3 水沙变化趋势情况

3.4亭口水库入库水沙关系分析

3.4.1 年内水沙关系

3.4.2 年际水沙关系

3.5亭口水库投运后短期入库水沙代表系列

3.5.1 短期入库水沙代表系列的确定

3.5.2 短期入库水沙代表系列的排沙界限

3.6本章小结

4 考虑反调节库作用下亭口水库水沙调度模型研究

4.1水库多目标优化理论

4.2考虑反调节库作用下亭口水库水沙调度模型的建立依据

4.3水沙动力学模型

4.3.1 水沙动力学模型基本控制方程

4.3.2 水沙动力学模型离散方法

4.4水沙优化配置模型

4.4.1 水沙优化配置模型的建立

4.4.2 水沙优化配置模型求解

4.5本章小结

5 亭口水库水沙调控方式研究

5.1水库水沙调控方式拟定原则

5.1.1 泥沙冲淤计算

5.1.2 径流调节计算

5.2水库水沙调控运行方案拟定

5.3水沙调控运行各方案计算结果

5.3.1 典型年水沙系列方案

5.3.2 3年水沙系列方案

5.3.3 5年水沙系列方案

5.4亭口水库投运后水库合理的调控方式

5.5本章小结

6 结论与展望

6.1研究结论

6.2展望

致谢

参考文献

附录