摘要：由于卡里巴大坝急需维护，赞比西河管理局（ZRA）打算拆除该水坝，并更换为沿赞比西河的一系列十到二十个较小的水坝，但确定大坝的位置和功能却是十分棘手。本文通过谷歌地图查询沿河一系列点距源头的距离以及他们的海拔，并以距河源距离（D）为横坐标，绝对海拔（H）为纵坐标，用MATLAB作出海拔随河源距离改变而改变的曲线图，根据该河的海拔关于距离的函数，构建了一个线性优化模型，用坡度下降的快慢来确定所建大坝的功能及位置。
关键词：卡里巴；线性优化；赞比西河；MATLAB
1前言
由于SAPP（南非电力组织）对选址问题进行了科学地系统地实地考察，并且确定了十个中小型水坝的拟建位置，但此方案会对某些水坝造成过大的负担，为了能用一系列中小水坝代替大水坝，并且要求保持原有的水管理能力，与此同时还要有高于前大坝的对卡里巴湖的保护能力。但是由于客观条件，我们无法实地考察相关的拟建大坝修建地方，所以我们查阅大量资料发现SAPP（南非电力组织）对选址问题进行了科学地系统地实地考察，并且确定了水坝拟建位置。
在Google地图上找到该河流，用距离测量工具在沿河均匀选择了一系列的点，用matlab作出海拔随河源距离改变而改变的曲线图，并同时在该图上和地形图上标出以下十个中小型水坝的位置信息。（如图1）
2水坝的分类
水坝作用大致可以分为三类：
1）只蓄水不发电的水坝：只蓄水不发电的水坝通常是修建在河道宽且较为平坦的河道末端，主要作用是用以拦截江河，形成水库或抬高水位，以及抗御洪水或挡潮。
2）只发电不蓄水的水坝：以发电为主的水坝通常为小型水电站，修于坡度变化较大的地方，如急变流、瀑布等，用以为周围提供稳定的电力。
3）同时兼有发电和蓄水功能的水坝（大多数水坝属于第三类）：同时兼有蓄水和发电作用的水坝通常修于坡度有变化但变化较为平缓处，兼有以上两种作用。
3新坝的确定
通过MATLAB得出海拔关于距离的函数(公式1)
H=f(D) (1)
由图一可知，可让选址点左右斜率变化最大为目标函数，构建一个优化模型用于选址，用坡度下降的快慢来确定在什么位置应该增设几类水坝。建立模型如下（公式2）
计算得出相应拟建大坝的位置：在D=1550km处，有一段落差较大，但未设置水坝，可在坡度下降最大处设置一个第一类水坝，以利用此处的水发电，同时修建时间快、耗资低，记为新坝1。在D≈1900处，水流为急流且坡度变化不大，可在此设置一个第三类水坝，可在充分利用水流发电的同时起到调度的作用，记为新坝2。在D≈2000处，可在此修建一个第二类水坝，目的是缓解新坝2的压力（新坝2处于急流），灵活调度和控制水流，记为新坝3。此处不考虑在上游修建水坝，因为上游水流量过小，修建水坝不但不能达到理想效果，反而会影响生态，造成不必要的损失。
计算得出相应拟建大坝的位置，于是通过将新增的新坝放入原确定坝中于是得出新多坝系统完善后各水坝位置表：（表1）
在水管理能力上，整体水管理能力就是整体水资源调度能力若要新坝系统与kariba水库具有相同或者更高的水管理能力，应考虑到的条件第一个为新多坝系统的库容量的总和大于kariba水库的库容量（考虑到沿河水流也会占用库容），第二个条件为各小型水坝的发电量的总和大于或等于kariba大坝，kariba水电站的装机容量为1500MW，已经远远小于以上各水电站装机容量之和，故设计新坝时可不需考虑此限制。
上述十个水坝总库容为1347.46（亿m三次方），kariba水库的库容为1840（亿m三次方），所以新增水坝参数选择主要从库容角度出发
新坝1：库容量：0 装机容量：240MW 建造成本 2.34亿美元 坝高 30m
新坝2：库容量：300 装机容量：1600MW 建造成本约 32.16亿美元 坝高 130m
新坝3：库容量：300 装机容量：0 建造成本约 2.84亿美元 坝高 80m
参考文献：
[1]陈胜.太湖县小池镇小型水库灌区管理.江淮水利科技.2012.4.
作者简介：张帅（1996-10），男，汉族，籍贯：重庆市，学历：本科，研究方向：水利水电工程
论文作者:张帅
论文发表刊物:《电力设备》2018年第14期
论文发表时间:2018/9/12
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