[发明专利]一种水库相机敞泄排沙调度方案快速生成方法

说明书

本发明提供一种水库相机敞泄排沙调度方案快速生成方法，包括以下具体步骤，采集目标水库水文、泥沙数据；拟定相机敞泄排沙调度方案，由起动流量、持续时间和最小间隔3个参数组成；采用简化计算方法快速计算水库淤积发展过程；根据水库最大允许淤积量确定可行方案。本方法根据水库沙量平衡基本原理计算不同相机敞泄排沙调度参数组合方案下水库淤积发展过程，所需资料较之已有方法更易收集，能更为简单、快速且直观的对比不同相机敞泄排沙调度方案排沙效果，可直接应用于无资料地区水库泥沙估算和水库泥沙设计初期多方案比选工作中。

技术领域

本发明涉及水库泥沙管理领域，特别是涉及一种水库相机敞泄排沙调度方案快速生成方法。

背景技术

天然河流上修建水库后，破坏了河道与来水来沙的相对平衡状态，使河道的侵蚀基面发生较大变化，必然引起库区内泥沙的落淤，从而影响水库库容保留和使用寿命。对于在多泥沙河流上修建的水库或面临泥沙淤积问题的中小型水库，相机间歇性敞泄排沙可以较好的协调发电和排沙的关系，是一种经过实践证明行之有效的泥沙管理方式。这种泥沙管理方式的基本思路是利用不同流量水流输沙能力的差异，中小水时蓄水发电，同时将泥沙拦淤在库内以减少过机泥沙；当来流量较大、输沙能力较强且泥沙淤积到一定层度时，迅速降低水库水位至空库或近似空库状态，利用大水输沙能力强的特点将前期淤积的泥沙冲刷出库；如此循环往复，以实现水库长期使用的目的。

这一方式成立的关键是确定合理的相机敞泄排沙调度参数，一般包括起动流量、持续时间、最小间隔等。若起动流量较小，或持续时间较长，或间隔较短，虽可减少泥沙淤积、实现水库长期使用，当频繁的排沙也会显著影响水库的发电效益；反之，虽可增加水库的发电效益，但将难以保证水库的使用寿命。

目前工程设计中泥沙调度方式拟定及效果评估一般常用的有三种方法，包括经验公式法、数学模型法和物理模型法。经验公式法具有简便、快速的特点，一般可用于估算特征水位对水库淤积的影响，但通常难以用于研究间歇性的相机敞泄排沙调度方案对泥沙淤积过程的影响；数学模型法，目前广泛采用的一维模型理论成熟、性能稳定，但水库敞泄排沙具有很强的三维性，一维模型的适用性和稳定性面临着很大挑战，而水库三维水沙模型发展至今仍存在计算复杂、耗时较长、稳定性差等问题，难以普及；物理模型法，是研究水库泥沙问题最为成熟可靠的手段，但该方法成本高、耗时长，难以用于初期多方案比选阶段。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了一种水库相机敞泄排沙调度方案快速生成方法，可直接应用于无资料地区水库泥沙估算和水库泥沙设计初期多方案比选工作中。

本发明一种水库相机敞泄排沙调度方案快速生成方法，包括以下具体步骤，

(1)采集目标水库水文、泥沙数据，

具体包括：水库坝址长系列或代表系列逐日流量Q_i、逐日含沙量S_i，i＝1～I，I为总天数；

(2)拟定相机敞泄排沙调度方案，包括起动流量Q_n、持续时间t_n和最小间隔Δt_n，n为方案序号，n＝1……N，N为总方案数；

(3)基于沙量平衡原理，采用简化计算方法快速计算水库淤积发展过程；

(4)根据水库最大允许淤积量选取可行方案。

所述步骤(3)基于沙量平衡原理，采用简化计算方法快速计算水库淤积发展过程的具体步骤如下：

1)逐日计算第一次泄空冲刷起动前的累积淤积量：