水库调洪计算的理论方法及研究应用进展
《水利资源计算》第四章 水库洪水调节计算

q
QB B Q区
防 洪 保 护 区
河流
6h
在水工建筑物或下游防护对象的防洪标准一定的情况下根据水文分析计算提供的各种标准的设计洪水或已知的设计入库洪水过程线水库特性曲线拟定的泄洪建筑物的形式和尺寸调洪方式等通过计算推求出水库的出流过程最大下泄流量特征库容和相应的特征洪水位
第四章 水库洪水调节计算
第一节 第二节 第三节
概述 水库调洪计算的方法 无闸门控制的水库调洪计算
已知Q1, q1, Q2, V1 假设q2
V2
q=f(V)
q = q2
* 2
q
* 2
如此连续计算 即可得q( ) 即可得 (t)
两条曲线点绘在一张图上。 (4) 将Q(t)和q(t)两条曲线点绘在一张图上。 ) 和 两条曲线点绘在一张图上
Q(t) qmax=Q(t)
A
q(t)
(5) 求出 调和Zm ) 求出V
西北农林科技大学水建学院
2010年 2010年4月14日10点56分 14日10点56分
第一节
概
述
任务: 任务:在水工建筑物或下游防护对象的防洪标 准一定的情况下, 准一定的情况下,根据水文分析计算提供的各种标 准的设计洪水或已知的设计入库洪水过程线, 准的设计洪水或已知的设计入库洪水过程线,水库 特性曲线、拟定的泄洪建筑物的形式和尺寸、 特性曲线、拟定的泄洪建筑物的形式和尺寸、调洪 方式等,通过计算,推求出水库的出流过程、 方式等,通过计算,推求出水库的出流过程、最大 下泄流量、特征库容和相应的特征洪水位。 下泄流量、特征库容和相应的特征洪水位。 作用:拦蓄洪水,削减洪峰,延长泄洪时间, 作用:拦蓄洪水,削减洪峰,延长泄洪时间, 使下泄流量能安全通过下游河道。 使下泄流量能安全通过下游河道。
调洪计算列表试算法

调洪计算列表试算法调洪计算列表试算法是一种用于计算调洪方案的方法,它可以帮助工程师和决策者预测洪水发生时的水位、流量和调洪方案等重要参数。
在这篇文章中,我们将介绍调洪计算列表试算法的原理、步骤和应用。
一、调洪计算列表试算法的原理调洪计算列表试算法是基于流量-水位关系曲线的一种计算方法。
它通过将不同流量下的水位与设计水位进行比较,确定不同流量下的调洪方案。
该算法主要包括以下几个步骤:1. 根据历史洪水数据和水文特征,确定不同设计流量下的水位-流量关系曲线。
这一步需要对洪水历史数据进行分析和处理,确定洪水频率分析方法,并根据洪水频率曲线确定设计流量。
2. 利用水位-流量关系曲线,计算不同流量下的水位。
根据设计流量,通过插值或者拟合方法,计算出对应的水位。
3. 将计算得到的水位与设计水位进行比较,确定调洪方案。
当计算得到的水位低于设计水位时,可以采取相应的调洪措施,如打开闸门、提高堤坝等。
当计算得到的水位高于设计水位时,需要进一步评估是否需要调整调洪方案。
4. 进行试算和评估。
根据确定的调洪方案,进行试算和评估,包括计算不同流量下的水位、流量和调洪效果等。
调洪计算列表试算法主要包括以下几个步骤:1. 收集洪水历史数据和水文特征。
通过收集洪水历史数据和水文特征,包括洪水发生时间、洪峰流量、洪水过程等,建立洪水频率分析的基础。
2. 分析洪水频率曲线。
利用收集的洪水历史数据,进行统计分析,计算不同洪水频率下的设计流量。
通过洪水频率曲线的绘制和拟合,得到流量-水位关系曲线。
3. 计算不同流量下的水位。
根据流量-水位关系曲线,计算不同流量下的水位。
可以使用插值或者拟合方法,得到对应的水位。
4. 比较水位和设计水位。
将计算得到的水位与设计水位进行比较。
当计算得到的水位低于设计水位时,确定调洪方案。
当计算得到的水位高于设计水位时,需要进一步评估调洪方案。
5. 进行试算和评估。
根据确定的调洪方案,进行试算和评估。
计算不同流量下的水位、流量和调洪效果等。
水库防洪计算与调度课件

106m3、ql=l0m3/s和已知值Q1=10m3/s、Q2=140m3/s求
V2、q2。假设q2=30m3/s,由式(1.1)得
10 + 140
10 + 30
2 =
× 12 × 3600 −
× 12 × 3600 + 247 × 106
2
2
= 249.38 × 106 m3
水为设计标准的洪水时,求得的qm、V调、Z洪即为设
计标准的最大泄流量qm,设、设计防洪库容V设和设
计洪水位Z设。同理,当入库洪水为校核标准的洪水
时,求得的qm、V调、Z洪即为qm,校、V校和Z设。
【例1-1】 某水库泄洪建筑物为无闸溢洪道,其堰顶
高程与正常蓄水位齐平为ll6m,堰顶宽B=45m,堰
2
∆ = 2 − 1
(1.1)
式中 Q1、Q2—时段Δt始、末的入库流量,m3/s;
q1、q2—时段Δt始、末的出库流量,m3/s;
V1、V2 —时段Δt始、末的水库蓄水量,m3;
Δt—计算时段,s,其长短的选择,应以能
较准确地反映洪水过程线的形状为原则。陡涨陡落的,
取短些;反之, Δt取长些。
1、水库的调洪作用及防洪措施
1.1防洪设计标准
水工建筑物的设计标准取决于建筑物的等
级,并分为正常运用和非常运用两种情况。
防洪设计标准拟定后,就可据此选定相应的
设计洪水,以作为调洪计算的依据。
根据“水利动能设计规范”和“水利水电
枢纽工程等级划分及设计标准”。水库本身
设计标准如表1.1所示。下游防护对象的防洪
(1.4)
从而算出各H相应的溢洪道泄流能力,加上发电
水库调洪演算的原理和方法

V t
q ( m 3 / s ), V
2
t
q ( m 31/4 s ) 2
水利水能规划
水库调洪计算的半图解法
1.根据已知的Q~t过程线、Z~V曲线、Z限、计算时 段△t,确定调洪计算的起始时段,并划分各计算
时段。算出平均入库流量Q1以及定出第一时段初 始的Z1、q1、V1各值。
2.利用辅助线在图上求解得出Z2。
10
水利水能规划
水库调洪计算的半图解法
由上节知道列表试算法麻烦工作量大,故人们比较喜欢 用半图解法。
Q 1 2Q 2Δ tq 1 2q2Δ tV 2V 1
Q Q1 Q2 2
等式两边同时除以△t,并移项
Q V 1 q1 V2q2 t 2 t 2
Vt、 q 2、 V 1 tq 2、 V 2 t q 2均可与水库水位Z建立函数关系
由坝址洪水反演入库 洪水,资料要求较少
由坝址洪水推求入库 洪水,缺乏实测洪水
I OVS V t t
40
水利水能规划
干流洪水
支流洪水
流量 叠加
马斯京根法 槽蓄曲线法
坝址洪水
入库洪水与坝址 洪水的关系
入库洪水系列
频率计算
入库设计洪水
马斯京根法 槽蓄曲线法
入库洪水与坝 址洪水的关系
坝址设计洪水
精选ppt
QB
qB
坝址
Q区
6h
精选ppt
防
洪
保
护
区
河流
18
水利水能规划
精选ppt
19
水利水能规划
精选ppt
20
水利水能规划
精选ppt
21
水利水能规划
精选ppt
水库调洪演算的原理和方法 PPT

水库调洪计算的半图解法
6.在一张图上点绘Q(t)和q(t),推求qm。
Q、q(m3/s) Q、q(m3/s)
Q~t qmax q~t
Q~t qmax q~t
t (min)
推求qm示意图
t△1tt' t2
t (min)
水库调洪计算的半图解法
7.推求Vm、V调、Zm。
q~V
qmax
V调=Vm-V汛限
水库调洪演算的原理和方法
水库调洪计算是确定入库洪水、泄洪建筑物的型式与尺寸、 调洪方式和调洪库容之间的定量关系。
一、水库调洪计算的任务
在水工建筑物或下游防护对象的防洪标准一定的情况下, 根据水文分析计算提供的各种标准的设计洪水或已知的设 计入库洪水过程线、水库特性曲线、拟定的泄洪建筑物的 型式与尺寸、调洪方式等,通过计算,推求水库出流过程、 最大下泄流量、特征库容和水库相应的特征水位。
Z (m)
因此,可根据选定的计 算时段△t,已知的水库容 积关系曲线,以及根据水力 学公式算出的水位下泄流量 关系曲线,事先计算并绘制 曲线组:
Vq f1(Z) t 2
f2(Z)
V t
q 2
f3(Z) q
f3 (Z )
f1(Z )
f2 (Z )
Q (m 3/s) ,V q (m 3/s) ,V q (m 3/s)
Q、q(m3/s) Q、q(m3/s)
Q~t qmax q~t
Q~t qmax q~t
t (min)
t△1tt' t2
t (min)
qm是两线的交点则计算正确;否则在t1,t2之间计算qm。
大家应该也有点累了,稍作休息
大家有疑问的,可以询问和交流
水库调洪计算的原理

水库调洪计算的原理
水库调洪是指根据水库的库容特性和来水情况,通过科学的计算和预测,合理地安排水库的调洪工作,以达到保护水库安全、保障下游防洪和供水的目的。
水库调洪计算是水利工程中非常重要的一部分,下面将介绍水库调洪计算的原理。
首先,水库调洪计算需要了解水库的库容特性。
水库的库容是指水库在一定水位下所能容纳的水量。
通过对水库的实测和分析,可以得出水库的库容曲线,即不同水位下的库容值。
在计算水库调洪时,需要根据实际水位情况,确定水库的实际库容。
其次,水库调洪计算需要考虑来水情况。
来水是指进入水库的入流量,它受到降雨、融雪、地表径流等因素的影响。
在计算水库调洪时,需要对来水进行科学的预测和分析,确定未来一段时间内的来水情况。
接着,水库调洪计算需要考虑下游的防洪和供水需求。
在水库调洪时,需要根据下游的实际情况,确定下游的防洪和供水需求。
通过对下游的水情分析和需水预测,可以确定下游的最大允许流量和最低供水流量。
最后,水库调洪计算需要根据水库的实际情况和来水情况,确定合理的调洪方案。
在确定调洪方案时,需要综合考虑水库的实际库容、来水情况和下游的防洪和供水需求,采取合理的调洪措施,保障水库的安全和下游的需水需求。
总之,水库调洪计算是一个复杂而又重要的工作,需要对水库的库容特性、来水情况和下游需水需求进行科学的分析和预测,以确定合理的调洪方案。
只有通过科学的计算和合理的安排,才能保障水库的安全、下游的防洪和供水的需求。
水库洪水资源化调度关键技术研究
结论
结论
洪水资源利用与生态用水调度研究是当前水资源管理的关键问题。在洪水资 源利用方面,需要加强防洪设施建设,提高洪水预测精准度,优化储水和灌溉系 统等;在生态用水调度方面,需要优化用水结构,合理配置水资源,加强生态用 水调度管理,建立健全的生态用水调度机制等。为了实现水资源的可持续发展和 全面优化配置,应注重技术创新和管理优化,加大对洪水和生态用水相关领域的 投资力度。
结论
结论
本研究通过理论分析和实证研究,探讨了水库实时洪水预报调度的关键技术 和系统软件开发。结果表明,利用本研究开发的系统进行洪水预报调度相比传统 方法具有更高的准确性和效率。然而,系统仍存在一些不足,需要进一步优化和 完善。未来研究方向应包括:(1)提高洪水预报模型精度和适应性的研究;(2) 加强水库洪水调度优化方法的研究;(3)深化系统稳定性和数据质量的研究; (4)加强与其它防洪措施的协同研究。
三、研究方法
2、数据处理:对采集的数据进行预处理、插值、异常值剔除等操作,提高数 据的准确性和可靠性。
三、研究方法
3、特征提取:从处理后的数据中提取与洪水预报、模拟相关的特征信息,如 降雨量、前期土壤含水量、地形地貌等。
三、研究方法
4、模型建立:采用统计模型、数值模拟或机器学习方法,建立洪水预报与模 拟模型,以及风险评估模型。
研究方法
研究方法
本研究采用理论分析和实证研究相结合的方法。首先,收集国内外相关文献 资料,梳理洪水预报调度研究现状及存在的问题。其次,结合实际工程项目,设 计水库实时洪水预报调度系统,包括数据采集、处理、分析和决策等模块。同时, 利用历史洪水数据和实时监测数据对系统进行验证和优化。最后,对系统实际运 行效果进行综合评价,总结优势与不足,提出改进措施。
水库调洪演算的基本原理和方式
(2)推求水库下泄流量过程线q~t。
(a)分析确定起调水位Z1和计算时段。
无闸: Z1=Z堰顶
有闸: Z1=Z限
(b)由起始条件确定Q1、Q2 、V1和q1。
(c)试算(q2~V2~q'2)。
(d)将q2、V2作为下时段的起始条件,推求q~t。
水利水能规划
三、水库调洪计算方法
起始条件 假设q2
?
Z~V
水利水能规划
第三章 洪水调节
第二节 水库调洪计算的原理和方法
水利水能规划
水库调洪计算是确定入库洪水、泄洪建筑物的型式与尺寸、 调洪方式和调洪库容之间的定量关系。
一、水库调洪计算的任务
在水工建筑物或下游防护对象的防洪标准一定的情况下, 根据水文分析计算提供的各种标准的设计洪水或已知的设 计入库洪水过程线、水库特性曲线、拟定的泄洪建筑物的 型式与尺寸、调洪方式等,通过计算,推求水库出流过程、 最大下泄流量、特征库容和水库相应的特征水位。
第一时段初始的Z1、q1、V1各值。
水利水能规划
水库调洪计算的半图解法
0
g
Z(m)
2.
利
f3(Z )
用
e
辅 Z2 助
q2
f
线
在
Z1 a
b
图
上
求
解。
f1 (Z )
d c
下泄流量q(m3/s)
f2 (Z )
f1(Z
)
V t
q 2
f2 (Z )
V t
q 2
f3(Z) q
Q( m 3
/ s ),
V t
水利水能规划
水库调洪计算的半图解法
6.在一张图上点绘Q(t)和q(t),推求qm。
水库调洪计算试算法
水库调洪演算试算法一、水库调洪计算的任务入库洪水流经水库时,水库容积对洪水的拦蓄、滞留作用,以及泄水建筑物对出库流量的制约或控制作用,将使出库洪水过程产生变形。
与入库洪水过程相比,出库洪水的洪峰流量显著减小,洪水过程历时大大延长。
这种入库洪水流经水库产生的上述洪水变形,称为水库洪水调节。
水库调洪计算的目的是在已拟定泄洪建筑物及已确定防洪限制水位(或其他的起调水位)的条件下,用给出的入库洪水过程、泄洪建筑物的泄洪能力曲线及库容曲线等基本资料,按规定的防洪调度规则,推求水库的泄流过程、水库水位过程及相应的最高调洪水位和最大下泄流量。
若水库不承担下游防洪任务,那么水库调洪计算的任务是研究和选择能确保水工建筑物安全的调洪方式,并配合泄洪建筑物的形式、尺寸和高程的选择,最终确定水库的设计洪水位、校核洪水位、调洪库容及二种情况下相应的最大泄流量。
若水库担负下游防洪任务,首先应根据下游防洪保护对象的防洪标准、下游河道安全泄量、坝址至防洪点控制断面之间的区间入流情况,配合泄洪建筑物形式和规模,合理拟定水库的泄流方式,确定水库的防洪库容及其相应的防洪高水位;其次,根据下游防洪对泄洪方式的要求,进一步拟定为保证水工建筑物安全的泄洪方式,经调洪计算,确定水库的设计洪水位与校核洪水位及相应的调洪库容。
二、水库调洪计算基本公式洪水进入水库后形成的洪水波运动,其水力学性质属于明渠渐变不恒定流。
常用的调洪计算方法,往往忽略库区回水水面比降对蓄水容积的影响,只按水平面的近似情况考虑水库的蓄水容积(即静库容)。
水库调洪计算的基本公式是水量平衡方程式:t t t t t tV V t q q t Q Q -=∆+-∆++++1121121)()( (3-1)式中: t ∆——计算时段长度(s );1,+t t Q Q ——t 时段初、末的入库流量(m 3/s );1,+t t q q ——t 时段初、末的出库流量(m 3/s );1,+t t V V ——t 时段初、末水库蓄水量(m 3)。
【专业知识】当下国内外水库优化调度研究进展
【专业知识】当下国内外水库优化调度研究进展1、国外研究进展国外的水电站水库优化调度发展于我国。
大约是在20世纪4O年代。
以后十年间水电站水库优化调度得到广泛应用。
并建立了相对完善的调度系统为了丰富完善该系统,很多科学家或是水利技术人员研究了效率较高的算法。
现已大量应用与实践水电站水库优化调度当中并且随着计算机技术的引进。
越来越的多技术可以事先通过网络模拟进行。
这样大大减少了人力物力。
2、国内研究进展我围对于水电站水库优化调度的研究与应用始于20世纪60年代。
1963年左右,谭维炎、黄守信等依据水流动态运动理论制定了一个长期优化水电站水库优化的实体模型,并且通过不断地完善。
最终在狮子滩水电站的优化调度中得到应用1979年。
张勇传、熊斯毅等在前者的研究基础综合制定了拓溪水电站水库优化调度模型。
用到了全新的时空离散简单过程。
将原来复杂的时段人流变为短期预报式人流。
优化方法是可变可调式探索法。
应用到正反流向原理。
大幅度提升优化调度的可行度。
在1983年,鲁子林等人先建立了优化模型。
实施了富春江水电站的优化调度。
将年均发电量增加了2470万kw-h20世纪70年代末到80年代中期。
我国研究人员先后对发电站水库进行优化设计。
其中。
董子敖等人设计出了一种空间流动多目标高级优化法。
该方法的主要思路是采用水库分区管理。
把一维的水流动态展示转变成二维的。
建立相关的计算公式。
1997年。
伍永刚针对电力系统中梯级水电站的优化调度与控制问题。
经过不断地实践。
研究出了遗传算法。
大幅度改善了我同当时的水电站水库优化调度。
结语:借用拿破仑的一句名言:播下一个行动,你将收获一种习惯;播下一种习惯,你将收获一种性格;播下一种性格,你将收获一种命运。
事实表明,习惯左右了成败,习惯改变人的一生。
在现实生活中,大多数的人,对学习很难做到学而不厌,学习不是一朝一夕的事,需要坚持。
希望大家坚持到底,现在需要沉淀下来,相信将来会有更多更大的发展前景。
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水库调洪计算的理论方法及研究应用进展作者:廖爱民雷明黄鑫磊来源:《现代企业文化·理论版》2008年第08期【摘要】在径流调节计算中,起着重要作用的是水库调洪计算。
关于水库调洪计算的理论方法,按对水库入流过程的描述方式和调节计算所采用的数学方法,大体可以分为时历法、数理统计法和随机模拟法。
文章由此对水库调洪计算的理论方法及研究、应用进展进行了综述。
【关键词】水库调洪计算;理论方法;研究应用进展降水到达地面产生径流后,径流在流域的流动过程中必然会受到坡地、河网、湖泊及人工水利工程等的调节作用,使其在时间、空间上的分配发生了变化,因此,在研究径流分配以及相关问题时,必须考虑到径流调节所起到的作用。
其中起到径流调节作用较为突出的就是水库调洪。
一、水库调洪计算的理论方法在引言中已经提到,水库调洪计算的理论方法可以分为三类,以下做出介绍:1. 时历法[1]。
即“先调节计算后频率统计”的方法。
根据过去按时历顺序的流量资料进行调节计算,再将调节后的调节流量、水库水位、库容的多年变化情况,绘制成相应的频率曲线,将供设计选择。
2. 数理统计法[1]。
即“先频率统计后调节计算”的方法。
其过程是先将流量系列进行频率统计,用统计特征值来描述系列的多年变化,再按概率论原理和水量平衡进行调节计算,获得调节流量、多余、不足水量及水库蓄水等多年变化情况,以供决策。
3. 随机模拟法[2]。
先根据实际径流,应用水文时间序列分析的理论和方法(如水文随机模拟,水文系列资料的生成),建立径流序列的随机模型并据此模拟出足够长的径流系列,然后按照时历法进行调节计算。
二、水库调洪计算研究应用进展情况(一)水库调洪计算的传统方法从上面介绍的三种水库调洪计算的理论方法中,可知时历法和数理统计法是比较传统的方法,在这两种方法的理论基础上,结合现在不断发展的计算机技术、通信技术等发展起随机模拟法,这是当今研究水库调洪计算理论方法的新趋势。
所以,首先对水库调洪计算的传统方法作一下介绍。
水库调洪计算的理论方法是基于水力学的圣维南方程组进行了简化,忽略了洪水入库至泄洪建筑物间的行进时间、沿程流速变化及动库容等的影响[3]。
经过简化后得到专用于水库调洪计算的实用公式,即水量平衡方程为:(1)式中 Q1 ,Q2 ─分别为计算时段初、末的入库流量(m3/s);q1 ,q2 ─分别为计算时段初、末的下泄流量(m3/s);V1 ,V2 ─分别为计算时段初、末水库的蓄水量(m3);ΔV ─ V1 和V2 之差;Δt ─计算时段。
再结合蓄泄流量关系式:(2)如果要考虑动库容的影响,需在公式(2)的右边加上一个参数Qe(入库流量)。
不管水库调洪计算采用何种方法,都是用以上两个方程式或由二者变形而来。
对每一计算时段来说,公式中的V2 , q2 为未知数根据水力学知识[3],可推出泄流量q 与库容V 的关系曲线公式为(2)。
将该公式与水量平衡方程组成方程组,即可进行求解。
根据上述方程组进行调洪计算的具体方法常用的是列表试算法[1]、图解分析法[1](即半图解法)和图解法[1]。
1.列表试算法。
列表试算法是根据已知条件对每一时段的q2和V2 进行试算,一次次地假定数值、再查表或查图。
计算结果不合理时要重新计算,直到符合要求为止。
通常要试算多次才能得到接近值,精度还是能够保证,其最大的缺点是运算量较大,而且洪水经水库调节后的最大下泄流量qm。
2.图解分析法。
图解分析法是由公式(3)变形得:(3)其中 =(Q1+Q2)/2;作两个辅助函数:(4);(5)并据此作图,然后进行量线分析,得到洪水下泄过程线。
图解分析法相对于试算法来说,计算过程简便,但必须借助于辅助曲线,对每一时段的q2 和V2 通过量取、查找得到计算结果。
此法对制图的精度尤其重要,受图形的限制,使欲量的线段在开始时会特别短,这样就会造成一开始就会量取不方便,且有较大的误差,因此,所得结果的精度受人为因素的影响较大。
3. 图解法。
图解法是由公式(3)变形得(6)作辅助线:(7)再结合入库洪水过程线,可以得到水库下泄过程线。
图解法可以克服列表试算法和图解分析法的一些缺点,但它对工作人员的制图能力和熟练程度要求很高。
4.综合法。
因为以上三种传统的水库调节方法都存在着不同程度的不足,所以针对它们各自的优缺点,进行取长补短。
如图解分析法受图形的限制,使得欲量的线段在开始时会特别短,这样就会造成一开始就有了误差,为了解决这个问题,可以在前一两个时段Δt内使用列表分析法,也能较快地算出前一两个时段Δt内的q2、V2,然后再使用图解分析法再进行连续运算,最后得到洪水下泄过程线。
该法对图解法也适用。
(二)新技术方法在调洪计算中的应用1.基于瞬态法的新方法:(1)人工神经网络(简称ANN)法[4]。
神经网络在水库调洪演算中的应用随着计算机科学的发展,人工神经网络的出现和日益成熟为调洪计算的自动化、现代化开辟了一条崭新的途径。
假定时段末泄流量是时段初泄流量和时段平均入库流量的函数,样本来自某水库洪水演算数据。
水库调洪演算的实质是建立水库入库流量与坝前水位之间的非线性函数关系,属于函数逼近问题。
人工神经网络[4]具有很强的自学习性、自组织性和自适应能力、是解决函数逼近问题的新的优秀方法。
ANN 理论和技术中的BP 网络是目前实现复杂非线性映射的新方法[4]。
ANN 在调洪计算中的模型也正是应用BP 网络来实现的。
水库调洪演算的BP 网络模型是基于瞬态法中的解分析法建立的,其计算式为公式(4)。
(2)Matlab[5]在调洪计算中的应用。
应用Matlab 软件进行调洪计算是根据水量平衡方程和蓄洪曲线进行的,首先要建立函数关系。
入库流量Q 是时间t 的函数,通常可以用“时间t - 入库流量Q”的关系插值,同理可用“蓄水量V - 下泄流量q”的关系插值求出一定蓄水量下的下泄流量。
(3)Excel 在调洪演算中的应用。
水利工程的设计计算中,计算任务繁重且容易出错,现有计算程序又未能满足各方面要求,采用Excel只需输入较简单公式,不涉及程序编译和繁杂的函数,各项参数可根据实际情况方便地修改,因此特别适用于非计算机专业的技术人员,具有较高的实用价值。
现在已有较多的学者运用Excel来解决水库调洪问题,如张静[6],叶辑松[7]等。
2.随机模拟法:(1)水库动库容调洪计算的数值解析解法。
复杂情况下水库调洪计算通常有两种不同的求解情况:1)已知时刻tn - 1 的水库水位Z n - 1、入库洪水流量Q( tn - 1)、泄洪流量S(Z n - 1)、水库水面面积F (Z n - 1)与时刻tn 的入库洪水流量Q( tn),在一定的水库泄洪设备类型、开启宽度(或面积)的条件下,求解时刻tn 的水库水位Z n 与泄洪流量S(Z n)。
设hn 为计算步长,hn = tn - tn - 1 。
2)已知条件与情况(1)相同,求解水库水位达到某一特殊水位CR 的时刻tn ,tn - 1 < tn < tn ,hn = tn -tn - 1,hn < hn - 1。
根据水库调洪计算的基本微分方程:(9)大连理工大学陈守煜教授提出调洪数值解法的四阶龙格—库塔公式[8]可以很好地解出该基本微分方程的近似解,进而解决水库动库容调洪计算的问题。
(2)基于随机赋权法的水库调洪计算[9] 。
该法用精确的权重来反映各指标的重要性反而不够精确,为此对权重的确定过程进行了修改,引进随机权重的概念,并通过模拟手段对决策结果与权重变化间的关系作进一步的分析。
为真实地反映确定权重的过程,在请专家对指标的重要程度打分时,不要求给出具体分值,而是给出一个区间。
用0~ 100 之间的整数分值表示。
在打分时应注意,要先将总分100 在n 个因素中适当的分配,力求打出的n 个区间的中心之和与100 接近。
对指标i,由s 位决策者打分可得到s个区间,其中j=1,2,…,s。
应满足以下两式:(9)在得到指标i 权重的s 个区间数后,可先对s 个区间数进行累加,以得到该权重的取值分布; 在进行多目标决策时,根据这个分布进行随机取值,即随机赋权。
在进行决策时,要采用蒙特卡洛法对各种权重组合进行模拟仿真,以观察评价结果的变化情况。
三、结语从当前关于水库调洪计算的研究上看,随机模拟法以及excel、Matlab等计算机技术的运用已渐渐成为主流。
经济、科技在不断地发展,为水库调洪计算提供了许多有用且便利的手段和工具,也为随机模拟理论打下了较好的基础,再结合具体的方法,将其应用于具体的项目或工程,往往会有所斩获。
水库调洪计算的方法有各种各样,但其本质是一样的,即不能脱离水库调洪计算的基本原理,所以,如欲想在水库调洪计算方法上有所突破,首先必须对其基本原理有深刻的理解,掌握其内涵,并将理论方法与实际情况紧密结合起来。
【参考文献】[1]叶守泽.水文水利计算(第一版)[M].中国水利水电出版社,2006.[2]陈元芳.随机模拟法与传统方法推求设计防洪库容优劣的初步研究水科学进展[J].[3]周之豪.水利水能规划(第二版)[M].北京:中国水利水电出版社,2003.[4]金菊良.神经网络及其在水库调洪演算中的应用[J].灾害学,1997,(4).[5]朱宏锋. MATLAB在水库调洪计算中的应用[J].浙江水利科技, 2001,(3).[6]张静等.Excel软件在洪水调洪演算中的应用[J].山东煤炭科技,2005,(6).[7]叶辑松.Excel 在水库调洪计算中的应用[J].浙江水利科技,2000,(4).[8]陈守煜.复杂情况下水库调洪数值解法[J].大连理工大学学报,1995,35 (4).[9]马志鹏,陈守伦,李晓英,等.水电能源科学[J].2007,(4) .【作者简介】廖爱民(1985- ),男,江西赣州人,中国矿业大学资源与地球科学学院学生,研究方向:水文与水资源。