梯级枢纽联合调度中水流滞时问题处理方法

摘要

一种梯级枢纽联合调度中水流“滞时”处理方法，通过对整个河道进行断面划分，在各枢纽设置虚化断面，在天然断面和枢纽所在的虚化断面分别采用求解圣维南方程和枢纽水量平衡计算的方法，确定全河道包括各枢纽所在的各虚化断面在内的所有计算断面的时段末的水位和流量值。本发明的方法可确定全河道包括枢纽所在的虚化断面在内的所有计算断面的时段末的水位和流量值。也就实现了全河道水力要素的同步计算，因此也就解决了梯级枢纽联合调度中存在的水流“滞时”技术难题。

主权项

一种梯级枢纽联合调度中水流“滞时”处理方法，所述梯级枢纽包括多个枢纽，其特征在于，其包括如下步骤：步骤A：将整体河道根据地形状况和枢纽建筑物分布情况，进行河道断面划分：A1、将河道划分为多个计算断面，河道中天然断面间距不超过500m；梯级枢纽中各枢纽所在河段分别设置为虚化断面，各枢纽上游入库断面选择为所述枢纽坝前水位向上游水平延至的最远处，各枢纽下游第一个断面设置为紧邻该枢纽；A2、整个模拟期划分为若干个计算时段，计算时段步长不超过1s；A3、对实施河段构建一维水动力计算模型，用实测径流过程率定一维水动力模型参数并进行模型验证;步骤B：给出河道最上游断面的流量过程和最下游断面的水位过程；每级枢纽上游天然断面及该级枢纽对应虚拟断面初始水位取该枢纽正常蓄水位；最后一级枢纽下游断面初始水位取下游河道最高通航设计水位，河道所有断面初始流量取河道上边界水文站多年平均流量；步骤C：采用显式特征线法求解圣维南方程确定计算时段末天然河道断面的水位和流量水力要素；对枢纽所在处所述虚拟断面时段末水力要素则根据枢纽调度由水量平衡计算确定，计算方法为：C1：对所述最上游断面，根据上边界流量过程，通过时间插值获得所述最上游断面的第一时段末流量；并利用特征法求得所述最上游断面第一时段末水位；C2：对紧邻所述最上游断面的计算断面至所述第一级枢纽前的第一个计算断面，根据所述第一级枢纽虚化断面及其上游全部断面的初始水位和流量值，采用特征线法求解圣维南方程，依次获得紧邻所述最上游断面的计算断面至所述第一级枢纽前的第一个计算断面第一时段末的水位和流量值；C3：第一级枢纽虚化断面水力要素计算过程为：根据所述第一级枢纽入库断面时段初流量和所述第一级枢纽的虚化断面时段初水位，根据枢纽调度规则，确定所述第一级枢纽下泄流量，将该流量值作为所述第一级枢纽的虚化断面时段末流量；由第一级枢纽下泄流量，并结合所述第一级枢纽入库断面时段初流量值及由计算确定的时段末流量值，以及所述第一级枢纽坝时段初坝前水位值，根据枢纽水位‑库容关系曲线进行水量平衡计算，确定所述第一级枢纽时段末水位值，亦即所述第一级枢纽虚化断面第一时段末的水位值；C4：将所述第一级枢纽调度下泄流量作为与所述第一级枢纽紧邻的下游第一个天然计算断面的时段末流量，然后类比所述河道最上游断面，采用特征法求得该天然计算断面对应的第一时段末水位值；C5：对其他梯级枢纽：将上一级枢纽下泄流量作为本级枢纽最上游断面的流量值，重复 C1～C4步骤计算，获得本级枢纽上游所有断面及本级枢纽虚化断面的第一时段末水位和流量值。最后一级枢纽下游天然航道断面：最后一级枢纽的下泄流量作为该区段最上游第一级断面的时段末流量，采用特征线法求解圣维南方程获得下游断面的水位和流量水力要素值；对航道最后一个计算断面，根据下边界水位过程，通过时间插值获得该断面的第t一时段末水位，并利用特征法求得第一时段末流量，该区段其它计算断面，采用特征线法求解圣维南方程求得第一时段末水位和流量值。；C6：对其余时段重复C1‑C5步骤进行计算，直至模拟期最末时段，获得河道一维水动力模型计算结果。