论文部分内容阅读
黄河上游宁蒙河段由于其所处的特殊地理位置和复杂多变的河道冲淤特点，是中国目前遭受凌灾威胁最严重的河段之一。近年来，依靠黄河上游梯级水电站联合防凌调度这一主要的工程防凌措施，宁蒙河段凌情得到了改善、灾情得到了缓解。然而，防凌期严格控制水库控泄流量的防凌操作方式，严重阻碍了黄河上游水能效益的发挥，增加了火电的调峰负担。随着近年来黄河上游拉西瓦、积石峡等电站的投运，梯级水电站联合运行方式、凌情演变趋势及西北电网用电结构特点等都发生了深刻变化，防凌调度出现了一些新形势和新特点。可见，在保障宁蒙河段防凌安全的前提下，论证增加刘家峡水库防凌期控泄流量、提高黄河上游水能利用效益的可行性和合理性，具有重要的理论和实践意义。为此，论文以此为背景，开展了宁蒙河段凌情因子演变趋势及统计规律分析、凌灾风险综合评估、黄河上游梯级水电站联合防凌优化调度运行方式等内容研究。研究成果具有较强的系统性、科学性和可操作性，对保障宁蒙河段防凌安全和发挥黄河上游水能资源优势具有重要的科学决策依据。论文取得的主要研究成果如下；
(1)针对黄河防凌安全问题，构建了宁蒙河段防凌预案研究的理论框架体系，以“凌情特征分析→凌灾风险分析→水库防凌调度→控泄方案制定”为研究主线，采用统计学、水力学、热力学、气象学等多学科交叉的方法，研究了宁蒙河段凌灾风险及黄河上游梯级水电站联合优化调度运行方式，制定并推荐了2011～2012年宁蒙河段防凌预案。
(2)采用Kendall、Spearman、R/S及极大熵谱法等多元统计理论，揭示了宁蒙河段历史年份凌情影响因子(气温、控泄流量、槽蓄水增量等)的趋势性、持续性及周期性等演变规律及相关关系，提取了影响凌灾风险的关键风险因子，建立了宁蒙河段封开河日期及年最大槽蓄水增量的多元回归预测模型，为刘家峡水库防凌期不同控泄方案对应的风险效益分析奠定了基础。
(3)采用系统科学、管理科学及工程科学等多学科综合交叉的研究手段，构建了宁蒙河段凌灾风险评价指标体系，提出了凌灾风险综合评价的投影寻踪聚类模型，制定了凌灾风险等级划分标准，并通过将模型计算结果与历史实际凌灾发生强度及规律的对比分析，论证了所建凌灾风险综合评估模型和可行性和合理性。
(4)针对近20年宁蒙河段凌情演变趋势和黄河上游梯级水电站联合防凌运行方式存在的不足，考虑防凌、发电及电网运行安全等因素，建立了黄河上游梯级水电站最小时段出力最大的防凌优化调度模型，提出了一类“分类假设、逆序循环”的改进加速遗传算法对模型进行求解，计算了刘家峡水库防凌期不同控泄流量对应的凌灾风险及梯级发电效益，论证了所建模型的合理性和可行性。
(5)基于现状年(2010～2011年)黄河上游梯级水电站防凌期控泄水平，构建了2011～2012年刘家峡水库防凌期不同等级控泄方案集，计算了不同方案对应的凌灾风险及梯级发电效益，并综合考虑宁蒙河段关键断面及危险河段过流安全、沿黄引水、灌区用水及凌灾风险敏感性变化等因素，提出2011～2012年防凌期刘家峡水库控泄流量可提高50m3/s，相应黄河上游六大直调水电站发电量可增加约6亿kW·h。上述推荐方案可在保障宁蒙河段防凌安全的前提下，在宁蒙河段可接受凌灾风险范围内，最大程度缓解当前青海省冬季电力供应不足的矛盾。