融合改造的混合式抽水蓄能与风电联合运行短期调度模型

依托规模庞大的常规水电增建混合式抽水蓄能是加快抽蓄发展的重要途径。相比传统抽蓄电站,融合改造的混合式抽水蓄能电站具有水力联系更紧密、抽-发工况转换更复杂、“量调并重”角色更鲜明等显著特点,为探索其运行模式,本文提出一种融合改造的混合式抽水蓄能与风电联合运行短期调度模型。该模型以联合体整体收益最大为目标,以机组为最小调度单元,针对常规机组和抽蓄机组的差异化运行特性分别精细化建模,并引入状态变量实现运行状态的解耦与关联切换。在模型求解方面,通过线性化方法及建模技巧将原模型转换为混合整数线性规划(Mixed Integer Linear Programming,MILP)模型,最后在JAVA环境中采用CPLEX工具进行求解。以西南某流域电站为参考构建的应用示例验证了本文模型和求解方法的有效性,可为推进常规水电站的融合改造提供借鉴。     

三峡库区河段水质评价与分析

灰关联评价法和多目标决策评价法属于多因子评价方法，利用水质综合评价数学模型进行水质评价，评价结果能准确地反映水体的污染状况，该评价方法原理简单，能同时对多个环境质量因子、多个对象进行评价；同时能确定环境质量评价对象所属的级别和不同评价对象间质量的优劣；它与单因子评价方法相比，评价结果理加全面、直观，采用上评价方法对河流水质评价具有良好的适应性。     

孤立波作用下边界层的模拟与分析

孤立波作用下的边界层内的剪切力以及涡量变化对海啸传播和海底地形塑造十分重要。本文基于多区域谱方法,利用直接模拟(DNS)数值模型,对在具有矩形断面的U形水洞内的孤立波下的边界层流动进行了模拟。将数值模拟结果与解析解以及试验结果进行了对比,发现数值结果与后两者吻合得较好。模拟结果显示,在低雷诺数下,扰动不会改变流态,而随着雷诺数的增大,流态会变得十分复杂。中等雷诺数情况下,边界层内会产生正向的涡,并进行稳定的传播。在较高雷诺数情况下,流动进入层流向紊流发展的过渡期,此时边界层内会产生正涡以及负涡,并会在水深方向进行不规则运动。     

浅水圆柱绕流流动模式探讨

数值求解了二维浅水方程和RNG k-ε流模型,模拟了不同稳定性系数S和圆柱中心间距G下的单圆柱、两圆柱和三圆柱的尾流流动模式,研究了底部摩擦力对尾流结构的影响。结果表明:随着S增大,尾流在底部摩擦力的作用下趋于稳定,大尺度涡结构逐渐消失。单圆柱尾流区依次出现了涡街（VS）尾流、不稳定漩涡（UB）尾流和稳定漩涡（SB）尾流。多圆柱尾流除了受S数影响外,还与G密切相关。随着G的增大,两圆柱背后依次出现了单钝体绕流、偏转尾流和对称尾流,三圆柱背后则依次出现了单钝体绕流、偏转尾流、对称尾流和非对称尾流。此外,数值结果还表明多圆柱尾流结构不同于单圆柱,多圆柱并排使得尾流更加不稳定。     

水电站管道水击计算的自适应网格法

中首次将自适应网络方法应用于水电站管道水击计算中，通过与水击的特征线法计算结果相比较，其结果更加真实合理，研究表明，这种新的研究方法对整个模拟区域间断的捕捉具有良好的适应性，提高了数值计算的精度。     

大型水库水温分层数值模拟

针对大型水库水温分层特点,建立了一种三维数值计算模型。该模型根据控制方程中各物理过程的变化特点采用算子分裂法,对时间步长要求苛刻的快过程采用隐式求解,对时间步长要求宽松的慢过程采用显式求解,协调了不同物理过程模拟的时间步长;提出单侧边界坐标拟合法解决了河道计算区域平面尺度差别大的问题,增加了计算稳定性;对斜压梯度力在σ坐标系下的计算方法作了处理,提高了计算精度。该模型得到了实验室分层流资料和二滩水库实测资料的验证,充分表明模型的有效性和实用性。     

基于地理分区的湖泊水库富营养化判别标准

在深入探讨我国湖泊水库水体富营养化特点的基础上，依据大量实测数据的回归分析得出了水体中叶绿素与营养盐的响应关系公式。通过太湖、滇池及部分水库数据的实际验证表明，该公式能较准确地反映国内该类水体富营养化进程。鉴于地理人文环境对水体富营养化的显著影响，以水体富营养进程应把握当前水体富营养化特征及潜在水体富营养化进程为指导思想，通过对EPA的Nutrient Criteria数据库分析，建议将水体所处不同区域划分为贫营养区、山区、滨海区、内陆平原、旱区5类，进而提出了基于地理分区的大陆湖泊水库水体富营养化判别标准，对国内30个湖泊的验证表明，该标准简单、实用，且具有较高的精度。     

处理二维浅水流动中动边界问题的淹没节点法

针对浅水流动中的动边界问题，本文设计一种淹没节点方法，根据网格单元各节点的被淹没情况，即单元水面高程和各节点高程的差值，对单元平均水深和单元界面处平均水深进行修正，运用高精度无振荡的FDS格式和有限体积法求解含有动边界的二维浅水方程。除对单元水深和界面水深进行修正外，离散方程形式与传统方法相同，实现过程简单。应用该方法对两个典型算例进行了数值模拟，模拟结果分别与其他学者的模拟结果和精确解高度吻合。表明本文方法精度较高、实现过程简单、可以有效解决浅水方程的间断、动边界和河床起伏问题。     

三峡水库水温预测研究

水库水温变化是评价环境影响的主要指标之一.为评估三峡水库蓄水后水温变化,本文采用数学模型分析了库首105 km范围内的水温分布规律.结果显示:(1)三峡水库蓄水后水温变化对气象条件的响应变慢,沿程温差有所加强,在升温期上游水温高于下游;(2)在给定的水文气象条件下,库首江段在4~6月份将会出现弱分层,垂向温差在1~2 ℃.采用蓄水前后的实测资料对数值预测结果进行了分析,论证了本文预测结果的合理性.     

河网模拟JPWSPC方法和分级解法的对比

比较了汊点水位预测-校正法（junction-point water stage prediction and correction, JPWSPC）和经典的分级解法,在处理缓流河网汊点处回流效应时的不同,并对比了它们的计算效率。应用这2类方法时,Saint-Venant方程组都采用Preissmann格式离散,生成的非线性离散方程用Newton-Raphson方法求解。比较表明：这2类方法都能处理普适河网,JPWSPC法无需求解整体连接矩阵,同时不会增加每一时间步的迭代次数,因而节约了系统内存,提高了计算效率;河网中河段数目越多,JPWSPC法的效率优势越明显。