第一篇：水庫重力壩優(yōu)化設(shè)計(jì)論文

1碾壓混凝土重力壩優(yōu)化設(shè)計(jì)

1.1壩體布置

大壩為碾壓混凝土重力壩，壩軸線成直線布置，壩軸線方位角為NE53°，壩頂長113.83m。右岸非溢流壩段由樁號壩0+000.00m～壩0+055.10m，左岸非溢流壩段由樁號壩0+063.10m～壩0+113.83m，兩岸非溢流壩段壩頂總長105.83m，壩頂寬7.0m，壩頂高程1747.10m。非溢流壩段上游面鉛直，下游壩坡m=0.7，起坡點(diǎn)高程1737.10m。壩體中部樁號壩0+055.10m～0+063.10m為溢流壩段，采用開敞式溢流表孔，堰頂高程1744.00m，溢流堰面按WES型剖面設(shè)計(jì)，下游面采用臺階式及底流聯(lián)合消能，臺階高1.0m，寬0.7m，下游護(hù)坦長6m，護(hù)坦高程1711.76m。放空底孔與取水口采用上下重疊式布置，位于右壩段0+052.60m樁號處，沖沙底孔進(jìn)口高程1712.30m，喇叭型進(jìn)口，設(shè)置2.0m×2.0m(寬×高)事故檢修閘門孔及相應(yīng)的啟閉設(shè)備;取水口進(jìn)口高程1716.40m，進(jìn)口為喇叭型，并設(shè)置固定式攔污柵，其后為1.5m×1.5m(寬×高)事故檢修閘門孔及相應(yīng)的啟閉設(shè)備，取水口后接壓力管道，管道中心高程為1716.65m，直徑為0.5m，管道外用C20鋼筋混凝土包裹。

1.2壩體結(jié)構(gòu)

1.2.1壩頂結(jié)構(gòu)壩頂高程1747.10m，頂寬7.0m，左右岸非溢流壩段分別長50.73、55.10m，上下游側(cè)均設(shè)欄桿，溢流壩段設(shè)交通橋，右岸壩頂與順龍公路連接。

1.2.2壩體材料工程區(qū)出露地層為峨眉山玄武巖，無可選料場，所選料場距壩址區(qū)約10km，由于運(yùn)距遠(yuǎn)、人工費(fèi)高、施工進(jìn)度慢，故放棄了漿砌石筑壩方案。經(jīng)對C15常態(tài)混凝土和C15碾壓混凝土進(jìn)行比較，前者施工機(jī)械較少，后者具有工藝簡單、上壩強(qiáng)度高、工期短、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，大壩填筑總量30408m3。經(jīng)綜合比較，優(yōu)選投資較低的C15碾壓混凝土方案。

1.2.3壩基處理設(shè)計(jì)建基面的選擇及壩基開挖要求:根據(jù)工程地質(zhì)條件和大壩高度，大壩建基面置于弱風(fēng)化中上部。對壩基存在的地質(zhì)缺陷，如破碎帶、夾泥裂隙等采用深挖回填混凝土的措施處理。固結(jié)灌漿:大壩基礎(chǔ)開挖至弱風(fēng)化基巖中上部，為了提高基礎(chǔ)的整體性，減少基礎(chǔ)變位、降低沿基礎(chǔ)的滲漏，擬對大壩基礎(chǔ)存在地質(zhì)缺陷的地方進(jìn)行固結(jié)灌漿處理;同時為加強(qiáng)帷幕灌漿的效果，在帷幕灌漿孔上下游范圍內(nèi)增設(shè)3排固結(jié)灌漿。固結(jié)灌漿孔距擬定為3m，梅花型布置。固結(jié)灌漿壓力根據(jù)灌漿試驗(yàn)確定。初步擬定固結(jié)灌漿深入基礎(chǔ)5m，總進(jìn)尺725m。壩基防滲帷幕:最大設(shè)計(jì)壩高41.10m，根據(jù)《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL319－2005)中的規(guī)定，結(jié)合工程地質(zhì)條件，防滲下限深入巖體透水率不大于5Lu以下10m;兩岸防滲自建基面進(jìn)入山體36.7m作為防滲端點(diǎn)，底界伸入地下水位5～10.0m。防滲實(shí)施方案:推薦在壩頂實(shí)施帷幕灌漿，壩段帷幕線長111.0m，總進(jìn)尺1724m，有效進(jìn)尺878m。推薦投資較省的露天灌漿方式對大壩兩岸進(jìn)行防滲，兩岸帷幕灌總進(jìn)尺1267m，有效進(jìn)尺769m。帷幕線全長約207m，防滲帷幕總進(jìn)尺2991m，有效進(jìn)尺1647m，帷幕灌漿布置為單排孔，孔距3.0m。

2大壩應(yīng)力分析

2.1壩頂高程確定

大壩上游未設(shè)防浪墻，按《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL319－2005)，壩頂高程等于水庫靜水位加相應(yīng)的壩頂超高，按“正常蓄水位+正常運(yùn)用情況”和“校核洪水位+非常運(yùn)用情況”兩種情況進(jìn)行計(jì)算。大壩超高及壩頂高程成。壩頂高程的控制情況為校核洪水位情況，最終選定的壩頂高程為1747.10m。

2.2大壩穩(wěn)定及應(yīng)力分析

2.2.1荷載組合抗滑穩(wěn)定和應(yīng)力計(jì)算的荷載組合分基本組合和特殊組合兩種，3種荷載組合如下:基本組合1:自重+正常蓄水位及相應(yīng)下游水位+揚(yáng)壓力+泥沙壓力+浪壓力;基本組合2:自重+設(shè)計(jì)洪水位及相應(yīng)下游水位+揚(yáng)壓力+泥沙壓力+浪壓力+動水壓力;特殊組合1:自重+校核洪水位及相應(yīng)下游水位+揚(yáng)壓力+泥沙壓力+浪壓力+動水壓力。

2.2.2計(jì)算參數(shù)壩體高度41.10m，建基面高程1706.00m，混凝土容重24kN/m3，泥沙浮容重824kN/m3，混凝土與基巖抗剪摩擦系數(shù)0.5，混凝土與基巖抗剪斷摩擦系數(shù)0.9，抗剪斷凝聚力418.77kN，壩基排水折減系數(shù)0.5。壩基排水幕到上游面距離3.0m，地震系數(shù)0.05，上游地震動水壓力折減角90°，下游地震動水壓力折減角90°。

2.2.3計(jì)算結(jié)果分析壩體抗滑穩(wěn)定按抗剪斷強(qiáng)度公式計(jì)算。

2.3壩體應(yīng)力計(jì)算

壩體應(yīng)力計(jì)算采用材料力學(xué)法計(jì)算，根據(jù)《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL319－2005)的規(guī)定，在各種荷載組合下，壩基面垂直正應(yīng)力小于混凝土容許壓應(yīng)力和地基的容許承載力;壩基面最小垂直正應(yīng)力為壓應(yīng)力，壩體最大主應(yīng)力應(yīng)小于混凝土容許壓應(yīng)力。壩體壩基應(yīng)力計(jì)算成果。，C15混凝土的極限強(qiáng)度為13.3MPa，混凝土抗壓安全系數(shù)，基本組合為4.0，特殊組合為3.5，則混凝土容許壓應(yīng)力基本組合為3.33MPa，特殊組合為3.8MPa;地基容許承載力2.0～2.5MPa。由表3計(jì)算成果可知應(yīng)力計(jì)算成果和地基承載力滿足規(guī)范要求。

3結(jié)語

1)根據(jù)壩址地形地質(zhì)條件，在對壩型及漿砌石筑壩、C15常態(tài)混凝土、C15碾壓混凝土3種筑壩材料進(jìn)行綜合比較分析后，推薦采用建壩成庫條件好、工程量省、距受水區(qū)距離近的C15碾壓混凝土重力壩最優(yōu)供水方案。

2)壩身采用C15三級配碾壓混凝土，迎水面采用C20二級配變態(tài)混凝土(厚0.5m)和C20二級配碾壓混凝土防滲，抗?jié)B標(biāo)號W6。大壩基礎(chǔ)設(shè)置1.0m厚的C15混凝土墊層。

3)根據(jù)建基面實(shí)際情況，采取局部深挖回填混凝土、固結(jié)灌漿、壩基防滲帷幕等措施，對壩基、兩岸壩肩、壩體等進(jìn)行處理，確保碾壓混凝土重力壩具有較高安全可靠性和節(jié)能經(jīng)濟(jì)性。

4)大壩壩體抗滑穩(wěn)定性、應(yīng)力計(jì)算和地基承載力均滿足規(guī)范要求。

第二篇：水庫優(yōu)化調(diào)度 結(jié)課論文

水庫優(yōu)化調(diào)度技術(shù)淺談

摘要：隨著我國各方面的迅速發(fā)展，大規(guī)模的水電站水庫群逐漸形成，對其進(jìn)行的綜合調(diào)度與運(yùn)行管理變的越來越復(fù)雜，其地位和作用也越來越突出。本論文著重介紹了水庫優(yōu)化調(diào)度的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢，以及存在的各種優(yōu)缺點(diǎn)，將實(shí)際問題引入到水庫調(diào)度問題中，探討了水庫綜合利用的調(diào)度模式。

關(guān)鍵詞：水庫優(yōu)化調(diào)度 引 言

隨著國家各方面的的迅速發(fā)展，大規(guī)模的水電站水庫群逐漸形成，水庫調(diào)度的地位和作用越來越突出，如何最大限度地發(fā)揮水庫效益，一直是水庫調(diào)度研究的主要方向之一。水庫調(diào)度是根據(jù)水庫所承擔(dān)的水利水電任務(wù)的主次和規(guī)定的運(yùn)用原則，憑借水庫的調(diào)蓄能力，在保證大壩安全和防洪安全的前提下，對入庫水量過程進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)多發(fā)電、提高綜合利用效益的一種水庫運(yùn)用控制技術(shù)。水庫綜合利用涉及到發(fā)電、供水、防洪、防凌、航運(yùn)等多種目標(biāo)，同時由于參與水庫調(diào)度的各部門之間存在著多種功能協(xié)同和利益協(xié)調(diào)關(guān)系，其功能交聯(lián)及利益沖突現(xiàn)象嚴(yán)重，因此，如何在參與水庫調(diào)度各部門的分管協(xié)調(diào)下，形成統(tǒng)一的、一體化的調(diào)度模式，是水庫調(diào)度的重要議題之一。

水電站水庫的運(yùn)行情況與河川徑流密切相關(guān)，河川徑流的多變性和不重復(fù)性給水庫運(yùn)行調(diào)度帶來很大困難。尤其是年調(diào)節(jié)水電站的水庫，由于缺乏準(zhǔn)確可靠的長期水文預(yù)報(bào)，在水庫運(yùn)用管理上往往容易造成一些不必要的失誤。例如，在供水期開始，為了想多發(fā)電，水電站以較大出力工作，結(jié)果供水期還未結(jié)束，水庫就可能提前放空，使電站在汛前一段時間里，以天然來水量發(fā)電，不能滿足電站保證出力的要求，破壞了電力系統(tǒng)的正常工作。反之，在供水期開始，由于擔(dān)心以后來水少，為避免正常工作遭破壞，水電站在整個供水期均按保證出力工作，結(jié)果在下一個汛期到來時水庫可能仍未放空，汛期水庫又很快蓄滿，造成大量棄水，這樣就不能充分利用水能。以上情況也可能同樣會發(fā)生在蓄水期。

因此，水庫調(diào)度在很大程度上依賴于未來徑流情勢，遺憾地是目前對未來徑流尚無法準(zhǔn)確預(yù)知。但是客觀世界中的任何事物都具有一定的規(guī)律，可以認(rèn)為，未來某個時段的徑流情勢是一個隨機(jī)變量，對于某個調(diào)度期，可以根據(jù)各時段徑流的概率分布，綜合考慮防洪、蓄水、灌溉、城市供水與發(fā)電等各方面的要求，得到該調(diào)度期內(nèi)預(yù)估的水庫調(diào)度計(jì)劃。這將涉及多個隨機(jī)變量（每個時段徑流均視為隨機(jī)變量）的復(fù)雜運(yùn)算。

對于梯級水庫群來說，在忽略了蒸發(fā)、滲漏、區(qū)間入流等因素的影響下，下游水庫的來水量應(yīng)等于上游水庫考慮流達(dá)時間后的泄水量。梯級水庫群的調(diào)度不僅要考慮各時段徑流的配合，還要考慮各水庫之間的配合，才能在調(diào)度期內(nèi)使所有水庫的綜合效益達(dá)到最大。梯級水庫群的綜合調(diào)度涉及了眾多變量，對其進(jìn)行調(diào)度相當(dāng)復(fù)雜。目前對兩級水庫調(diào)度的研究比較成熟，多級水庫的調(diào)度只能將其簡化為兩級水

庫的調(diào)度情況。直接對多級水庫調(diào)度進(jìn)行研究的相對較少，其原因主要是涉及的隨機(jī)變量數(shù)目眾多，難以克服“維數(shù)災(zāi)”問題。

不論是中長期還是實(shí)時水庫調(diào)度都依賴于既定的調(diào)度規(guī)則，調(diào)度規(guī)則是指導(dǎo)水庫運(yùn)行的有效工具。隨著新方法不斷引入到水庫調(diào)度之中，處理水庫調(diào)度的多目標(biāo)、多變量、非線性的能力日益增強(qiáng)，人們期待水庫調(diào)度能考慮更多的影響因素，利用更大范圍的信息量，且能融入決策者的經(jīng)驗(yàn)與知識，這些都對調(diào)度規(guī)則的獲取提出了更高的要求。國內(nèi)外研究進(jìn)展

2.1水庫調(diào)度分類

水庫調(diào)度從時間上劃分，一般可分為中長期（年、月、旬）調(diào)度和短期（周、口、時）調(diào)度；從徑流描述上劃分，一般可分為確定型和隨機(jī)型兩種；從采用的方法上劃分，可分為常規(guī)調(diào)度、優(yōu)化調(diào)度和模擬調(diào)度等，其中優(yōu)化方法一般可分為線性規(guī)劃、動態(tài)規(guī)劃（增量動態(tài)規(guī)劃、離散微分動態(tài)規(guī)劃、逐次逼近法、逐步優(yōu)化算法POA）聚合分解法和大系統(tǒng)分解協(xié)調(diào)法等；從分布狀況上劃分，一般可分為單庫、梯級、并聯(lián)和混聯(lián)形式的水庫群優(yōu)化調(diào)度。下面按不同方式對水庫調(diào)度進(jìn)行分類：

1.按水庫目標(biāo)分。

（1）防洪調(diào)度。防洪調(diào)度方式是根據(jù)河流上、下游防洪及水庫的防洪要求、自然條件、洪水特性、工程情況而合理擬定的。

（2）興利調(diào)度。興利調(diào)度一般包括發(fā)電調(diào)度、灌溉調(diào)度以及工業(yè)、城市供水與航運(yùn)對水庫調(diào)度的要求等。

（3）綜合利用調(diào)度。如果水庫承擔(dān)有發(fā)電、防洪、灌溉、給水、航運(yùn)等多方面的任務(wù)，則應(yīng)根據(jù)綜合利用原則，使國民經(jīng)濟(jì)各部門的要求得到較好的協(xié)調(diào)，使水庫獲得較好的綜合利用效益。

2.按水庫數(shù)目分。

（1）單一水庫調(diào)度。為了說明水庫調(diào)度的原則、方法，多從基本的最簡單的單一水庫入手，進(jìn)而引申到水庫群聯(lián)合調(diào)度。

（2）水庫群的聯(lián)合調(diào)度又包括并聯(lián)水庫、梯級水庫群（串聯(lián)水庫群）和混聯(lián)水庫群調(diào)度。并聯(lián)水庫指位于不同河流上或位于同一河流的不同支流上的水庫群，各水庫水電站之間有電力聯(lián)系沒有水力聯(lián)系，但在同一河流不同支流上的水庫群還要共同保證下游某些水利部門的任務(wù)，例如防洪。梯級水庫群（串聯(lián)水庫群）指位于同一河流的上、下游形成串聯(lián)形式的水庫群，各水庫水電站之間有直接的徑流聯(lián)系。混聯(lián)水庫群是串聯(lián)與并聯(lián)的組合形式。

3.按調(diào)度周期分。

水庫調(diào)度實(shí)際是確定水庫運(yùn)用時期的供、蓄水量和調(diào)節(jié)方式。根據(jù)水庫運(yùn)用的周期長短可分中長期調(diào)度和短期調(diào)度。

（1）中長期調(diào)度。對于具有年調(diào)節(jié)以上性能的水電站水庫，首先要安排調(diào)節(jié)內(nèi)的運(yùn)行方式、供水、蓄水的情況。具體內(nèi)容是以水電廠水庫調(diào)度為中心，包括電力系統(tǒng)的長期電力電量平衡、設(shè)備檢修計(jì)劃的安排、備用方式的確定、水庫入流預(yù)報(bào)及分析、洪水控制和水庫群優(yōu)化調(diào)度等。

（2）短期調(diào)度與廠內(nèi)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。短期調(diào)度主要研究的是電力系統(tǒng)的日（周）電力電量平衡，水火電廠有功負(fù)荷和無功負(fù)荷的合理分配，負(fù)荷預(yù)測，備用容量的確定和合理接入方式等。廠內(nèi)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行主要研究電廠動力設(shè)備的動力特性和動力指標(biāo)，機(jī)組間負(fù)荷的合理分配，最優(yōu)的運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)組數(shù)和機(jī)組的起動、停用計(jì)劃等。

2.2水庫優(yōu)化調(diào)度方法介紹 新與水庫調(diào)度分為常規(guī)調(diào)度和優(yōu)化調(diào)度相對應(yīng)，水庫調(diào)度方法可以分為常規(guī)方法和系統(tǒng)分析方法。其中常規(guī)方法包括時歷法和統(tǒng)計(jì)法。系統(tǒng)分析方法是從全局出發(fā)來探索增加整個系統(tǒng)的效益，而不是著眼于系統(tǒng)中某一部分效益的增加。所以必須明確地了解系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，如系統(tǒng)的內(nèi)在矛盾和因果關(guān)系，系統(tǒng)外的邊界情況以及因?yàn)檫吔缜闆r的改變對整個系統(tǒng)效益的影響等。系統(tǒng)分析方法一般可分為數(shù)學(xué)規(guī)劃及概率模型兩大類。數(shù)學(xué)規(guī)劃在系統(tǒng)分析中占顯要地位，其中包括線性規(guī)劃、非線性規(guī)劃、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分析、動態(tài)規(guī)劃等；概率模型考慮事態(tài)發(fā)生的不可靠性，其中包括排隊(duì)論、馬爾可夫決策過程、系統(tǒng)可靠性分析等。另外還有決策分析、模擬、模糊集理論和大系統(tǒng)分解協(xié)調(diào)技術(shù)等。

一、線性規(guī)劃

線性規(guī)劃是靜態(tài)優(yōu)化方法，其數(shù)學(xué)模型的目標(biāo)函數(shù)和約束條件均是線性的，該法于1939年提出。現(xiàn)在線性規(guī)劃模型已成為應(yīng)用最為廣泛的一種規(guī)劃方法，有成熟、通用的求解方法及程序，因此在水資源系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工和管理運(yùn)行中都已得到廣泛應(yīng)用。

二、非線性規(guī)劃

非線性規(guī)劃能有效地處理許多其它數(shù)學(xué)方法不能處理的不可分目標(biāo)函數(shù)和非線性約束優(yōu)化問題。但由于其優(yōu)化過程較慢，需占用大量計(jì)算機(jī)內(nèi)存，且比線性規(guī)劃復(fù)雜，無通用求解方法和程序，一般是根據(jù)數(shù)學(xué)模型的具體形式尋求具體的解法，這使得它在水資源系統(tǒng)分析中的應(yīng)用不如動態(tài)規(guī)劃及線性規(guī)劃那樣廣泛。

三、動態(tài)規(guī)劃（DP方法）

動態(tài)規(guī)劃是解決多階段決策過程最優(yōu)化的一種數(shù)學(xué)方法，根據(jù)多階段決策問題的特點(diǎn)，把多階段決策問題變換為一系列互相聯(lián)系的單階段決策問題，然后逐個加以解決。其特點(diǎn)是易于引入水資源系統(tǒng)的非線性和隨機(jī)性，并可以把高維問題分解為一系列低維遞推子問題求解；缺點(diǎn)是用DP法求解時，需要

離散狀態(tài)變量，占用內(nèi)存多，計(jì)算工作量大，耗費(fèi)機(jī)時，易導(dǎo)致維數(shù)災(zāi)。在水庫（群）優(yōu)化調(diào)度中，DP一般以時段作為階段，時段單位可以是季、月、旬，也可以是周、口、時;時段長度可以采用均勻的，也可以是不均勻的。狀態(tài)變量的選取原則是滿足無后效性，由于DP法存在“維數(shù)災(zāi)”（即隨著狀態(tài)變量維數(shù)的增加，所需的計(jì)算機(jī)內(nèi)存和機(jī)時會大大增加，甚至使問題無法求解），因而狀態(tài)變量的選取必須慎重，一般來說，各庫時段初庫蓄水量或水位是首選的狀態(tài)變量。至于決策變量，可取面臨時段各庫的排放流量、時段末庫水位。

（1）隨機(jī)型動態(tài)規(guī)劃。

隨機(jī)動態(tài)規(guī)劃模型較好地反映了徑流實(shí)際，一般以年為周期進(jìn)行循環(huán)計(jì)算，可得到穩(wěn)定的運(yùn)行策略和調(diào)度圖。其缺點(diǎn)是計(jì)算工作量太大，尤其當(dāng)水庫數(shù)目增加時，往往產(chǎn)生無法避免的“維數(shù)災(zāi)”，所以它常用于單庫優(yōu)化調(diào)度中，對水庫群目前只限于兩個水庫。

當(dāng)入庫徑流為隨機(jī)時，不僅本時段或下時段需考慮不同機(jī)率的入流量，相應(yīng)的目標(biāo)亦為計(jì)入不同機(jī)率流量的數(shù)學(xué)期望值，而且當(dāng)相鄰時段徑流間具有密切的相關(guān)關(guān)系需要計(jì)入時，增加了一個狀態(tài)變量，使得問題更為復(fù)雜。根據(jù)相鄰時段徑流間是否相關(guān)和有無本時段徑流預(yù)報(bào)，可將隨機(jī)型水庫群優(yōu)化調(diào)度分為四類。

在徑流獨(dú)立無預(yù)報(bào)即第一種情況下，1座水電站水庫只有1個狀態(tài)變量V（水庫水位或蓄水量），p座水電站水庫共有p個狀態(tài)變量。若1座水電站水庫有m個離散狀態(tài)數(shù)，則p座水電站水庫的總狀態(tài)數(shù)為mp個。當(dāng)水庫為兩座時，還可用常規(guī)的動態(tài)規(guī)劃法聯(lián)合求解，一旦水庫超過3座，則在計(jì)算機(jī)儲存量上已很困難。通常采用聚合分解法或動態(tài)規(guī)劃逐次逼近法求解。這樣，一個p庫p個狀態(tài)變量的問題，經(jīng)過聚合分解可化為（p-1）個兩庫兩狀態(tài)變量問題。

（2）確定型動態(tài)規(guī)劃

其研究比隨機(jī)型DP差不多晚十年，優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算工作量相對較小，可選用的優(yōu)化方法多，包括離散微分動態(tài)規(guī)劃（DDDP）、增量動態(tài)規(guī)劃、微分動態(tài)規(guī)劃等；缺點(diǎn)是徑流資料太短時，所獲得的優(yōu)化調(diào)度代表性差，最優(yōu)性在理論上沒有保證。若用模擬法生成人工徑流資料，可彌補(bǔ)其代表性差的缺點(diǎn)，同時也考慮了徑流的隨機(jī)因素。

對于確定型動態(tài)規(guī)劃，雖然入庫徑流是確定的，計(jì)算量小得多，但當(dāng)考慮的水庫數(shù)目較多時，仍會遇到維數(shù)災(zāi)問題。因此各國學(xué)者一直致力于尋求有效的降維方法，目前已提出多種有效的改進(jìn)方法，使求解的庫群數(shù)可達(dá)數(shù)十個。

四、逐步優(yōu)化算法（POA算法）

該法適用于求解多階段動態(tài)優(yōu)化問題，屬于DP算法，但POA不需要離散狀態(tài)變量，且占有內(nèi)存少，計(jì)算速度快，并可獲得較精確解。以水庫優(yōu)化調(diào)度為例，先假設(shè)調(diào)度期為n個時段，其調(diào)度期初始

時刻的水庫水位

1、終止時刻的水庫水位n+1為定值，則兩時段滑動尋優(yōu)算法的步驟如下：

Step l：確定初始狀態(tài)序列(初始調(diào)度線)。根據(jù)長系列徑流資料，在水庫水位允許變幅范圍內(nèi)擬定一條初始調(diào)度線1, 2, 3，···n，n+1。

Step 2：從起始時刻起，取最前兩個時段△t 1，和△t 2，固定水庫水位1和水庫水位3，調(diào)整水庫水位2，使△t 1，和△t 2兩時段內(nèi)的目標(biāo)函數(shù)值達(dá)到最優(yōu)，此時得到水位的新軌跡1, 2，3，?，n，n+1。

Step 3：同理，依次向右滑動，最后固定水庫水位n-1和庫水位n+1尋求最優(yōu)水位n，使時段△t n-1，和△t n。兩個時段目標(biāo)函數(shù)值總和最大。

Step 4：以剛才所求的優(yōu)化調(diào)度線為初始調(diào)度線，用同樣的方法尋優(yōu)，如果求得的優(yōu)化調(diào)度線與初始調(diào)度線不滿足精度要求，則重復(fù)第二步和第三步，否則所得結(jié)果即為最優(yōu)調(diào)度線。

五、遺傳算法

遺傳算法是模擬生物在自然環(huán)境中的遺傳和進(jìn)化過程而形成的一種自適應(yīng)全局優(yōu)化搜索算法。它具有并行計(jì)算的特性與自適應(yīng)搜索的能力，可以從多個初值點(diǎn)、多路徑進(jìn)行全局最優(yōu)或準(zhǔn)全局最優(yōu)搜索，尤其適用于求解大規(guī)模復(fù)雜的多維非線性規(guī)劃問題。用遺傳算法求解水電站水庫群優(yōu)化調(diào)度可理解為:水電站運(yùn)行環(huán)境下的h組初始放水流量序列受模型約束條件制約，通過目標(biāo)函數(shù)評價(jià)其優(yōu)劣，評價(jià)值低的被拋棄，評價(jià)值高的才有機(jī)會將其特征遺傳至下一輪解，這樣最終在群體中將會得到一個優(yōu)良的個體達(dá)到或接近問題的最優(yōu)解。計(jì)算步驟如下：

Step l：確定遺傳算法的運(yùn)行參數(shù)；

Step 2：確定決策變量和約束條件并建立優(yōu)化模型； Step 3：確定編碼方法、個體評價(jià)方法； Step 4：.隨機(jī)產(chǎn)生初始種群；

Step 5：遺傳操作，包括選擇、交叉、變異運(yùn)算； Step 6：收斂準(zhǔn)則判定。

六、大系統(tǒng)分解協(xié)調(diào)

為了解決多于兩庫的庫群隨機(jī)優(yōu)化調(diào)度問題，國內(nèi)主要采用大系統(tǒng)分解技術(shù)及其它優(yōu)化方法，同時對徑流的時空相關(guān)關(guān)系適當(dāng)簡化來克服“維數(shù)災(zāi)”。由于水資源具有多級譜系結(jié)構(gòu)，使得分解協(xié)調(diào)技術(shù)成為解決大規(guī)模復(fù)雜模型的有效途徑之一。其做法是先將復(fù)雜的大系統(tǒng)分解為若干個簡單的子系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)子系統(tǒng)局部最優(yōu)化，再根據(jù)大系統(tǒng)的總?cè)蝿?wù)和總目標(biāo)，使各子系統(tǒng)相互協(xié)調(diào)配合，實(shí)現(xiàn)全局最優(yōu)化。這種分解一協(xié)調(diào)一聚合方法與一般優(yōu)化法相比，具有簡化復(fù)雜性，減小工作量、避免維數(shù)災(zāi)的優(yōu)點(diǎn)，它可直接利用現(xiàn)有不同模型以求解子系統(tǒng)，并可用于靜態(tài)及動態(tài)系統(tǒng)。其缺點(diǎn)是收斂性差，即使收斂，也需要較長的時間，對隨機(jī)入流的考慮有困難。

“分解一協(xié)調(diào)”算法是大系統(tǒng)優(yōu)化中很有效的方法，其中最常用的是兩級結(jié)構(gòu)，如圖1-1所示。第一級是上級協(xié)調(diào)器，解決各子系統(tǒng)的相互禍合，實(shí)現(xiàn)大系統(tǒng)的優(yōu)化；第二級是下級子系統(tǒng)，解決各子問題的優(yōu)化。

用“分解一協(xié)調(diào)”法求解水庫群調(diào)度時，首先要將M庫之間的聯(lián)系分解，成為M個獨(dú)立子問題（單庫優(yōu)化），然后通過二級協(xié)調(diào)器把各子問題聯(lián)在一起，并協(xié)調(diào)各子問題的最優(yōu)解，使之滿足關(guān)聯(lián)約束。一旦滿足，則各子問題的最優(yōu)解即為系統(tǒng)最優(yōu)解。

七、模糊數(shù)學(xué)。

以美國控制論專家創(chuàng)建的模糊數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)建立的模糊數(shù)學(xué)模型，將模糊優(yōu)選模型與經(jīng)典優(yōu)化技術(shù)融為一體，在有限可行域內(nèi)尋找滿意的調(diào)度方式，從而指導(dǎo)水庫群運(yùn)行，該模型不僅具有處理模糊信息的能力，還具有處理復(fù)雜系統(tǒng)中定性目標(biāo)、對立目標(biāo)等問題的能力。

八、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANN）

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為模擬模型，具有自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)、自組織、高度非線性和并行處理等優(yōu)點(diǎn)。ANN可以用于多元回歸分析，得到隱隨機(jī)優(yōu)化的確定優(yōu)化規(guī)則。在眾多的ANN模型中，多層前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型是應(yīng)用最多的一個，通常用反向傳播學(xué)習(xí)算法（BP算法）對其學(xué)習(xí)訓(xùn)練。BP網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的任務(wù)是根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的具體要求確定適當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和參數(shù)組合，包括網(wǎng)絡(luò)層數(shù)、每層的神經(jīng)元數(shù)及所有的聯(lián)接權(quán)值、閾值。目前，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定還缺乏系統(tǒng)化的方法，通常采用反復(fù)試驗(yàn)的方法進(jìn)行;網(wǎng)絡(luò)權(quán)值的確定依靠現(xiàn)存的學(xué)習(xí)算法，通過對樣本實(shí)例的學(xué)習(xí)訓(xùn)練來確定。BP算法存在學(xué)習(xí)速度緩慢，易陷入局部最小值的缺陷。

其他優(yōu)化方法也有多種，如采用多年內(nèi)逆推動態(tài)規(guī)劃和年間逐次逼近法、求解串并混聯(lián)水庫優(yōu)化調(diào)度的多目標(biāo)多層次法、庫群優(yōu)化調(diào)度的余留期效益迭代法、隱隨機(jī)優(yōu)化調(diào)度函數(shù)法、隱隨機(jī)遞階控制進(jìn)行水庫群的優(yōu)化調(diào)度法等。

3水庫調(diào)度存在的主要問題及發(fā)展趨勢

3.1存在的主要問題

結(jié)合當(dāng)前國內(nèi)外關(guān)于水庫調(diào)度的研究現(xiàn)狀，可以總結(jié)得到目前水庫調(diào)度研究中存在且尚待解決的問題是：

一、理論研究方面。

（1）數(shù)學(xué)模型的局限性。一方面有些模型龐大復(fù)雜，操作煩瑣，應(yīng)用極不方便，另一方面有些模型為克服“維數(shù)災(zāi)”問題又作了太多的假設(shè)和簡化，使模型不能很好地描述水庫群的實(shí)際工況，優(yōu)化結(jié)果偏離實(shí)際；

（2）研究問題的相對獨(dú)立性。片面追求最優(yōu)解，忽視了水資源系統(tǒng)的復(fù)雜、多變、動態(tài)特性以及生產(chǎn)上許多因素的不確定性，較少考慮決策人員制定方案的主觀偏好和維護(hù)局部利益的現(xiàn)實(shí)思想，使研究結(jié)果難以被接受，因此常會導(dǎo)致決策部門的誤解，認(rèn)為所謂的最優(yōu)往往是在“紙上談兵”；

（3）研究實(shí)際問題的不徹底性。一些研究側(cè)重理論探討，片面追求高水平、深理論，方法深奧，生產(chǎn)使用者難以理解，導(dǎo)致理論研究者多而實(shí)際應(yīng)用者少；

（4）調(diào)度經(jīng)驗(yàn)的重視不足。難免會得到偏離實(shí)際運(yùn)行情況的結(jié)論。

二、管理方面。

（1）客觀原因。由于水庫調(diào)度管理部門對水庫調(diào)度最關(guān)心的是安全、可靠的運(yùn)行調(diào)度，其次才是經(jīng)濟(jì)性，這從客觀上決定了決策部門對水庫優(yōu)化調(diào)度的實(shí)施興趣受到限制；

（2）主觀原因。由于我國目前的決策者大都對優(yōu)化調(diào)度的理論及計(jì)算機(jī)技術(shù)了解不夠深入，對優(yōu)化調(diào)度方案的采用自我主觀把握性不大，加之他們可能對數(shù)學(xué)模型的抽象結(jié)果有諸多不滿意之處，以及程序缺乏靈活性，使他們從主觀上對新方案的采用不感興趣，難以付諸實(shí)施。3.2發(fā)展趨勢

一、水庫調(diào)度中的多目標(biāo)問題研究

多目標(biāo)問題是現(xiàn)代決策科學(xué)的一個核心內(nèi)容，隨著水庫的規(guī)模化、流域化以及功能的綜合化，水庫調(diào)度決策中的多目標(biāo)決策問題己經(jīng)引起了專家學(xué)者的重視。在現(xiàn)代水庫調(diào)度決策過程中，必須綜合考慮發(fā)電、航運(yùn)、生態(tài)以及環(huán)境等多種目標(biāo)，既要考慮經(jīng)濟(jì)效益又要兼顧社會和環(huán)境效益，同時還要考慮決策者的偏好要求。因此傳統(tǒng)的單目標(biāo)優(yōu)化與決策的方法己經(jīng)不能適應(yīng)新時期水庫調(diào)度的要求，必須尋求多目標(biāo)之間協(xié)調(diào)、統(tǒng)一的發(fā)展模式。

（二）新的優(yōu)化方法的應(yīng)用

基于分布式計(jì)算技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)化方法，用來解決確定性優(yōu)化調(diào)度中的“維數(shù)災(zāi)”問題，是解決優(yōu)化問題的另一種途徑。

（三）水庫調(diào)度中的不確定性問題研究

水庫調(diào)度中伴隨著大量的不確定性因素，包括研究對象發(fā)生與否的不確定性(隨機(jī)性，這里主要是指天然徑流過程的不確定性)、研究對象概念的不確定性（模糊性）、研究對象信息量不充分而出現(xiàn)的不確定性（灰色性）等等。人們對水庫調(diào)度不確定性問題的研究主要集中在對徑流隨機(jī)性的處理和不確定決策方面。

目前對徑流隨機(jī)性的處理主要有以下幾種方法：①將徑流過程描述為某種類型的隨機(jī)過程，然后建立優(yōu)化調(diào)度的隨機(jī)模型，即顯隨機(jī)優(yōu)化。其優(yōu)點(diǎn)是可直接給出水庫調(diào)度的運(yùn)行策略，但對多庫系統(tǒng)存在“維數(shù)災(zāi)”；②利用實(shí)測或生成的長徑流序列，用確定型模型求決策過程最優(yōu)解，通過回歸徑流序列、決策序列和狀態(tài)序列，尋找水庫調(diào)度函數(shù)，即隱隨機(jī)優(yōu)化；③將徑流描述成馬氏過程，目前主要將其描述成不連續(xù)的簡單馬氏過程，這種處理往往可以較好地反映短期效應(yīng)，而長期效應(yīng)則難以考慮。

正是由于考慮到水庫隨機(jī)調(diào)度時具有的高度復(fù)雜性和不確定性，因此研究適合在水庫隨機(jī)調(diào)度中應(yīng)用的理論具有一定的價(jià)值。

四、基于規(guī)則的優(yōu)化調(diào)度方法研究

基于規(guī)則提取的模型主要是利用模糊系統(tǒng)、數(shù)據(jù)挖掘等對大量確定和非確定性數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類分析、非線性映射關(guān)系分析以及邏輯關(guān)聯(lián)分析等，尋找有用的知識規(guī)則，更好地為決策服務(wù)。水庫調(diào)度是實(shí)踐性、實(shí)時性很強(qiáng)的決策過程，從大量的歷史信息中提取專家的知識和經(jīng)驗(yàn)，抽象概化成具有實(shí)際意義的指導(dǎo)規(guī)則，對實(shí)現(xiàn)水庫調(diào)度決策的智能化具有重要意義。

五、高新技術(shù)應(yīng)用研究

水利學(xué)科是一門傳統(tǒng)學(xué)科，技術(shù)手段相對落后，用高新技術(shù)改造水利行業(yè)勢在必行。首先是信息技術(shù)的應(yīng)用。近幾年，全國和地方的水資源實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)、防汛抗旱指揮系統(tǒng)、水利政務(wù)管理系統(tǒng)的建設(shè)有了重大進(jìn)展。此外，全球定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、遙感技術(shù)、計(jì)算機(jī)決策支持系統(tǒng)以及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等高新技術(shù)，在水利行業(yè)也具有廣闊的應(yīng)用前景。在水庫調(diào)度方面大規(guī)模、高強(qiáng)度地應(yīng)用高新技術(shù)，可以更好地實(shí)現(xiàn)調(diào)度決策的科學(xué)化、智能化、敏捷化，進(jìn)一步提升調(diào)度決策的技術(shù)水平，使水庫調(diào)度朝著可視、交互、智能、集成化的方向發(fā)展。總結(jié)

隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅速發(fā)展，水電站水庫群的綜合調(diào)度與運(yùn)行管理變的越來越復(fù)雜，其地位和作用也越來越突出。本論文較為系統(tǒng)地介紹了水庫調(diào)度的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢，引入宏觀系統(tǒng)方法論探討了水庫綜合利用的多種目標(biāo)之間如何形成統(tǒng)一的、一體化的調(diào)度模式，研究了確定型水庫優(yōu)化調(diào)度以及隨機(jī)型水庫優(yōu)化調(diào)度的新方法，并采用了數(shù)據(jù)挖掘算法提取水庫的調(diào)度規(guī)則。

如前所述，水庫調(diào)度在水資源系統(tǒng)運(yùn)行管理中具有很重要的地位，國內(nèi)外很多水利工作者致力于水庫調(diào)度的研究。本論文僅就水庫調(diào)度的一些方法、理論和調(diào)度規(guī)則的提取進(jìn)行了有益地研究，還有大量工作需要今后不斷地去完善。通過本文的研究，還存在一些不足和下一步研究中需要注意的地方，希望在以后的時間里進(jìn)行更多的研究和探索。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉涵.水庫優(yōu)化調(diào)度新方法研究 [D].西安：西安理工大學(xué), 2006: 1-14.

第三篇：水庫泥沙論文

摘要：由于我國有許多河流是含沙量高、輸沙量大的多泥沙河流, 水庫泥沙淤積問題異常嚴(yán)重，所以水庫泥沙淤積的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。前人對水庫泥沙淤積問題做了大量研究探討，本文對我國水庫泥沙淤積研究的狀況和成果進(jìn)行了全面的綜述。內(nèi)容包括：水庫泥沙淤積的形態(tài)、入庫水沙條件變化引起的問題、水庫變動回水區(qū)泥沙問題研究等方面，并舉例國內(nèi)著名的小浪底水利樞紐工程作為案例分析。

關(guān)鍵詞：水庫；泥沙；淤積問題；處理方法；小浪底工程

一．引言

水庫泥沙淤積主要是河水挾帶的泥沙在水庫回水末端至攔河建筑物之間庫區(qū)的堆積。攔河筑壩后抬高了水位, 形成了在建筑物前近似水平、而在上游末端與天然河流原水面線相切的水面曲線。水流進(jìn)入庫區(qū)后, 由于水深沿流程增加, 水面坡度和流速沿流程減小, 因而水流挾沙能力沿流程降低, 出現(xiàn)泥沙淤積。水庫淤積是水庫設(shè)計(jì)和管理中的一個難題。在河道上興建水庫會改變河流的水流條件和泥沙運(yùn)動狀態(tài), 使泥沙在水庫庫區(qū)內(nèi)淤積, 從而降低水庫的使用效益, 甚至導(dǎo)致水庫失效報(bào)廢。所以, 對水庫泥沙淤積問題的研究就顯得尤為重要。

二．水庫泥沙淤積的形態(tài)

水庫泥沙淤積形態(tài)可分為縱剖面形態(tài)和橫斷面形態(tài)。

2.1 縱剖面形態(tài)

縱剖面形態(tài)包括三角洲、錐體和帶狀淤積三種形態(tài)。在庫水位變化幅度不大, 淤積處于自由發(fā)展情況下, 水庫淤積一般呈三角洲形態(tài)；在回水曲線較短, 入庫水流在通過庫段時紊動強(qiáng)度較大, 或含沙量較高, 含沙水流在達(dá)到攔河建筑物前泥沙來不及完全沉積情況下, 水庫淤積將形成錐體形態(tài)。

2.2 橫斷面形態(tài)

橫斷面形態(tài)在多沙河流與少沙河流的水庫中有所不同。多沙河流上的水庫普遍有淤積一大片, 沖刷一條帶的特點(diǎn)。淤積一大片指泥沙在橫斷面上基本呈均勻分布, 庫區(qū)橫斷面上不存在明顯的灘槽。沖刷一條帶指水庫在有足夠大的泄流能力, 并采取經(jīng)常泄空的運(yùn)用方式時, 庫底被沖出一條深槽, 形成有灘有槽的復(fù)式橫斷面。

在水庫淤積形態(tài)方面, 我國對三角洲形態(tài)的淤積研究較早。這方面的成果有對官廳水庫的三角洲的淤積形態(tài)及計(jì)算的初步研究, 三角洲的計(jì)算方法, 及根據(jù)非均勻懸移質(zhì)不平衡輸沙的規(guī)律首次從理論上詳細(xì)論證了水庫三角洲淤積的趨向性、形成特點(diǎn)、三角洲和前坡淤積比降、洲面線與水面線方程以及前坡長度等, 并得到了官廳水庫資料的驗(yàn)證。此外水槽試驗(yàn)亦證實(shí)了沙質(zhì)推移質(zhì)在壅水區(qū)也是以三角洲形式向前推進(jìn)的。除三角洲淤積形態(tài)外, 還有對錐體淤積形態(tài), 從理論上給出淤積剖面近似于直線, 壩前淤積厚度與總淤積體積的近似線性關(guān)系, 帶狀淤積的條件, 對滯洪期錐體淤積水庫的沖淤變化特征分析研究、三角洲、錐體及帶狀等三種淤積形態(tài)的判別方法研究等成果。

三．水庫泥沙淤積的幾種防治措施

為了盡量減少水庫的淤積，在規(guī)劃設(shè)計(jì)和應(yīng)用管理中，應(yīng)布設(shè)必要的工程設(shè)施，制定合理的水庫運(yùn)用方式，一般采用“攔、排、用”處理泥沙的辦法，減少泥沙淤積量，有效地發(fā)揮水庫綜合經(jīng)濟(jì)效益。

3.1水庫泥沙的攔截

在水庫上游采取攔沙措施，減少入庫泥沙，是防止和減少水庫淤積的最根本辦法。水庫泥沙主要來自上游流域內(nèi)的地表侵蝕。黃河的泥沙主要來源于黃土高原的千溝萬壑。修建于溝道中的淤地壩，從源頭上攔截、封堵了泥沙向下游輸送的通道，不但能夠抬高侵蝕基準(zhǔn)面，穩(wěn)定溝床，制止溝岸擴(kuò)張、溝底下切和溝頭前進(jìn)，減輕溝道侵蝕，而且能夠攔蓄坡面匯入溝道的泥沙。據(jù)統(tǒng)計(jì)，黃土高原地區(qū)已建成大、中、小型淤地壩11萬余座，淤地壩地30多萬h㎡，累計(jì)攔泥210多億t，減少黃河年輸沙量3億t。淤地壩工程在攔截河流泥沙方面起到了很大作用。“引洪淤灌，用洪用沙“在我國流行甚久，是一種行之有效的攔截入庫泥沙的方法。它把攔沙與用沙結(jié)合起來，可以變沙害為沙利。在水庫上游選擇有利地形，汛期把挾帶大量泥沙的洪水引入低洼地區(qū)引洪放淤；清水退回河道進(jìn)入水庫調(diào)蓄。這樣即利用汛期水沙改良土壤，擴(kuò)大耕地面積，提高土地肥力，又可以大大減輕水庫的淤積。

3.2水庫排沙減淤

利用水沙運(yùn)動的特性采用各種方法進(jìn)行排沙，是減少水庫淤積的有效方法。水庫排沙的方式主要有：滯洪排沙，異重流排沙，泄空排沙，基流排沙和機(jī)械清淤排沙等。3.2.1滯洪排沙

當(dāng)入庫洪水流量大于泄水流量時，會產(chǎn)生滯洪臃水。滯洪期內(nèi)整個庫區(qū)仍保持一定的行近流速，部分粗顆粒泥沙淤積在庫中，細(xì)顆粒泥沙可被水流帶至壩前排出庫外，這就是滯洪排沙。滯洪排沙的效率受排沙時機(jī)、滯洪、歷時、開閘時間泄量大小和洪水漫灘程度等因素的影響。一般來說，開閘及時，滯洪歷時短、下泄量大、洪水不漫灘或少漫灘，則排沙效率高汛期沙量、集中，這時利用滯洪排沙往往能得到較好的排沙效果。如洗馬林水庫，在某次洪水來臨時，利用滯洪排沙，進(jìn)庫含沙量為147kg/m3，但出庫含沙量達(dá)365 kg/m3，排沙效果顯著。

3.2.2異重流排沙

在水庫蓄水期間，當(dāng)入庫洪水形成潛入庫底向壩前運(yùn)動的異重流，若能適時打開排沙孔閘門泄放，就可將一部分泥沙排走，減少水庫的淤積。黑松林水庫利用異重流排沙的7次觀測結(jié)果顯示，平均排沙效率為61.20％，最高達(dá)91.40％，排沙比是較高的。異重流排沙的效果與洪水流量、含沙量、泥沙粒徑、泄量、庫區(qū)地形、開閘時間及底孔尺寸和高程有關(guān)。入庫洪水含沙量大，粒徑細(xì)，泥沙就不易沉降，容易運(yùn)移到壩前排出；另外庫區(qū)地形平順、比降大、回水短、泄量大、底孔高程低都能提高異重流排沙效率。3.2.3泄空排沙

將水庫放空，在泄空過程中回水末端逐漸向壩前移動，庫區(qū)原來淤積的泥沙會因回水下移而發(fā)生沖刷；特別在水庫泄空的最后階段突然加大泄量，沖刷效果便更加顯著。這種排沙方式稱為泄空排沙。泄水排沙實(shí)際是沿程沖刷和溯源沖刷共同作用的結(jié)果。沿程沖刷消除回水末端的淤積，把泥沙帶到壩前；溯源沖刷又將沿程沖刷帶來的泥沙沖走排出庫區(qū)，并逐漸向上游發(fā)展，逐步改變上游水力條件使沖刷能繼續(xù)進(jìn)行。實(shí)際上，泄空排沙是通過消耗一定的水量換取部分興利庫容的恢復(fù)。采用這種方式排沙要因地制宜，進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益分析后

再確定。

3.2.4基流排沙

水庫泄空后繼續(xù)開閘，讓含沙量不飽和的常流量暢泄沖刷主槽，減少庫區(qū)泥沙淤積，這種排沙方式稱為基流排沙。基流排沙的特點(diǎn)是：沖沙量和水流含沙量自沖刷開始至終結(jié)由大到小，最終趨于相對穩(wěn)定。基流排沙的效果取決于常流量及其含沙量的大小，流量大、含沙量小，則排沙效果好。3.2.5機(jī)械清淤

在不能采取水力排沙的缺水地區(qū)和沒有設(shè)置底孔的水庫，可采用機(jī)械清淤的方式進(jìn)行排沙。通常采用挖泥船、吸泥泵等清淤裝置，清除庫區(qū)淤積泥沙。這種方法適用于中小型水庫和大型樞紐航道的清淤，其成本及管理費(fèi)用較高。以上幾種方式的排沙方法，在運(yùn)用時，必須因地制宜、因時制宜，根據(jù)水庫的任務(wù)、來水來沙特性、沖淤規(guī)律和庫區(qū)形態(tài)特征進(jìn)行合理的應(yīng)用。只有這樣，才能正確處理排沙與蓄水的矛盾，充分發(fā)揮水庫綜合的效益。3.2.6“蓄清排渾”運(yùn)用方式的水庫減淤

水庫攔蓄含沙量低的水流，對汛期含沙量較高的洪水則不予攔蓄，盡量排除庫外。一般對于具有一定發(fā)電、灌溉和調(diào)沙要求的水庫，汛期要保持一定的低水位控制運(yùn)用但不泄空，就可利用異重流和渾水排沙。由于汛期為排沙期，既調(diào)水又調(diào)沙，可以減輕水庫的淤積，在一定時段內(nèi)保持沖淤平衡和長期存在一定的可用庫容。目前多沙河流水庫普遍采用這種運(yùn)用方式，如三門峽、恒山水庫等。

水庫泥沙淤積是一項(xiàng)需長期進(jìn)行研究解決的水庫技術(shù)問題，關(guān)系到水庫運(yùn)行安全及綜合經(jīng)濟(jì)效益的發(fā)揮。因此，在水庫的規(guī)劃設(shè)計(jì)和應(yīng)用管理中，要根據(jù)水沙運(yùn)動的基本規(guī)律，布設(shè)必要的工程設(shè)施，制定合理的水庫運(yùn)用方式，減少水庫淤積，延長水庫的使用壽命。

四．小浪底水庫泥沙淤積 現(xiàn)狀與措施（案例分析）

4.1概述

小浪底水利樞紐建成蓄水后，受庫水位抬高的影響，入庫含沙水流受水庫回水的頂托，流速下降，挾沙能力降低，部分粗顆粒泥沙先行落淤，細(xì)顆粒泥沙則潛入庫底，以異重流的形式向前演進(jìn)，在庫底形成渾水水庫。渾水水庫中的細(xì)顆粒泥沙隨著時間的推移，大部分也 會逐漸沉積下來。泥沙堆積到水庫后，會對水庫運(yùn)用方式和效益發(fā)揮產(chǎn)生重要影響。

小浪底水庫的運(yùn)用劃分為3個階段，即攔沙初期、攔沙后期和正常運(yùn)用期。攔沙初期是指水庫泥沙淤積量達(dá)到22億m3之前的運(yùn)用時期；攔沙后期，庫區(qū)淤積形態(tài)將形成高灘深槽，壩前灘面高程為254m，水庫泥沙淤積量約為75.5億m3；以后水庫將轉(zhuǎn)入正常運(yùn)用期，利用254m高程以下10.5億m3的槽庫容進(jìn)行調(diào)水調(diào)沙運(yùn)用，長期保持254m高程 以上40.5億m3的防洪庫容。小浪底水庫泥沙淤積實(shí)測資料顯示，2000——2009年各年末實(shí)測泥沙累計(jì)淤積量分別 為4.19億、7.16億、9.88億、13.91億14.83億16.86億18.86億21.29億22.25億m3和24.12億m3。從數(shù)據(jù)看，2008年年末水庫淤積的泥沙已達(dá)到攔沙初期預(yù)期的淤積量，如何延緩泥沙淤積速度、延長水庫有效庫容的使用壽命，長期發(fā)揮樞紐的綜合效益，是擺在樞紐管理單位面前的重要課題。

通過對小浪底水庫干流泥沙淤積形態(tài)的測驗(yàn)分析可以看出，每年汛后庫區(qū)泥沙淤積部 位變化較大，總體來講泥沙淤積形態(tài)由蓄水初期的帶狀淤積已演變?yōu)槿侵抻俜e，且三角洲的洲頂在動態(tài)變化的同時不斷向壩前推進(jìn)。2003——2009年實(shí)測資料顯示，干流淤積三角洲的頂點(diǎn)平均每年向壩前推進(jìn)3.69km。2010年5月測驗(yàn)結(jié)果表明，目前小浪底水庫干流三

角洲的頂點(diǎn)位于黃河干流13斷面，距壩21.41km，已達(dá)庫區(qū)最窄河段——八里胡同進(jìn)口附近。

對于小浪底水庫干流橫斷面而言，實(shí)測資料顯示的干流斷面橫向泥沙淤積形態(tài)一般表 現(xiàn)為平淤，即淤積面接近水平；水庫各支流斷面橫向淤積形式與干流類似。

同時，從小浪底水庫歷年干流縱向淤積剖面圖也可以看出，干流泥沙淤積形態(tài)在2003年汛后出現(xiàn)距壩70km以上淤積抬高現(xiàn)象，即典型的“翹尾巴”現(xiàn)象，這是一種不利的泥沙淤積形態(tài)。對支流而言，支流河口形成攔門沙坎則是另一種不利的泥沙淤積形態(tài)。在水庫運(yùn)行中，無論出現(xiàn)那一種不利的泥沙淤積形態(tài)，嚴(yán)重時都會出現(xiàn)水庫水量被分開，難以統(tǒng)一、有效地進(jìn)行調(diào)度的被動局面。

另外，在小浪底水庫運(yùn)行過程中形成異重流后，在水庫庫底一定范圍內(nèi)會形成一個龐大的渾水區(qū)域，渾水中懸浮著大量細(xì)顆粒泥沙，這些泥沙顆粒在經(jīng)過一段時間后會逐漸沉積到庫底，從而增加水庫泥沙淤積量。如2007——2008年壩前渾水水庫觀測資料顯示2007年汛期異重流形成的渾水水庫在2008年5月塔前01斷面處（距進(jìn)水塔60m）仍有近7m厚的渾水層，渾水層中泥沙落淤時間是比較漫長的。

4.2泥沙淤積對水庫運(yùn)行的影響

隨著庫內(nèi)泥沙的淤積，小浪底水庫進(jìn)水塔塔前泥沙淤積高程逐漸提高并形成塔前漏斗 區(qū)。將來漏斗區(qū)灘頂高程可達(dá)254m，而進(jìn)水塔大多數(shù)閘門的高程為180m，與泥沙淤積灘頂存在70余m的高差，落淤泥沙存在滑塌的風(fēng)險(xiǎn)，特別是有水流淘刷甚至發(fā)生地震時，一旦出現(xiàn)滑塌，將對閘門的正常啟閉帶來不利或嚴(yán)重影響。

小浪底水利樞紐《攔沙初期運(yùn)用調(diào)度規(guī)程》規(guī)定：“當(dāng)實(shí)測塔前01斷面泥沙淤積面高程達(dá)到183.5m時，運(yùn)行管理單位應(yīng)報(bào)請水庫調(diào)度單位批準(zhǔn)，小開度短歷時開啟排沙洞工作 閘門，以檢查其進(jìn)口流道是否暢通。以后可按0.5m為一級逐步提高塔前允許淤積面高程，但最終許可值不得大于187m。”因此，進(jìn)口段防淤堵是排沙洞運(yùn)用中一項(xiàng)重要的調(diào)度任務(wù)。

高含沙水流對運(yùn)行的水輪發(fā)電機(jī)組會產(chǎn)生泥沙磨損。2003年8月實(shí)測過機(jī)含沙量最大值為85kg/m3，面對這種情況，是停機(jī)避沙還是正常發(fā)電，需要分析研判。小浪底建管局通過論證分析，認(rèn)為雖然過機(jī)含沙量較高，但其泥沙D50為0.004～0.006mm，屬極細(xì)的粉沙類，此類泥沙對水輪機(jī)的葉片損害較小，機(jī)組可以正常運(yùn)行，該結(jié)論在隨后10月份的機(jī)組檢查中得到了驗(yàn)證。因此，渾水發(fā)電應(yīng)從水流含沙量和泥沙粒徑兩個方面進(jìn)行把握，以達(dá)到在保證機(jī)組不受泥沙損害的前提下多發(fā)電的目的。

對小浪底水利樞紐而言，泥沙淤積也有積極的一面。在樞紐防滲體系設(shè)計(jì)中，將大壩黏 土心墻和上游圍堰斜墻及壩前泥沙淤積層連接起來，形成壩基的輔助防滲體系，壩前落淤的 泥沙在小浪底工程防滲體系中也發(fā)揮著重要的作用。水庫蓄水以來的觀測數(shù)據(jù)證明，在同等條件下，隨著壩前泥沙鋪蓋的形成和抬升，壩基滲水量、左右岸滲水量均有不同程度的減小，大壩上游基礎(chǔ)滲壓計(jì)在相同庫水位下，其滲壓水頭值逐年降低。如2000年10月下旬至11月上旬三門峽水庫集中拉沙運(yùn)用時，小浪底水庫淤積泥沙2.62億m3。在這期間，小浪底壩 前泥沙淤積高程從150m升至165m，呈平面狀，近15m厚的沿壩泥沙淤積層降低了壩前滲透 系數(shù)，大壩上游基礎(chǔ)滲壓計(jì)測值最大降低近15m。由此可見，落淤泥沙發(fā)揮的防滲作用是顯 著的。

小浪底水利樞紐近幾年的調(diào)水調(diào)沙運(yùn)行還揭示，適當(dāng)?shù)暮沉坑兄谔岣咚鞯膾渡衬芰Γ瑳_刷河道的效果更明顯。利用其沖刷下游河道，可提高單位水量的沖刷效果，節(jié)省清 水資源。

4.3 科學(xué)控制與利用水庫淤積的泥沙

水庫庫容被淤積的泥沙占據(jù)后，一般情況下很難恢復(fù)，淤積泥沙所占的庫容通常情況下會變成死庫容，且泥沙淤積速度加快時，還將縮短水庫發(fā)揮綜合效益的壽命。因此，科學(xué)控 制水庫泥沙的淤積對樞紐發(fā)揮長期作用意義重大。

由于黃河來水來沙具有季節(jié)性，因此小浪底水庫泥沙淤積主要發(fā)生在汛期，如2006年 汛期泥沙淤積量約占全年淤積量的90％。另一方面，異重流在水庫庫底會形成渾水區(qū)域。因此，要把控制汛期泥沙淤積和渾水落淤有機(jī)結(jié)合起來，充分利用水庫異重流進(jìn)行排沙，以減緩水庫泥沙的淤積速度。

塑造合理的庫區(qū)泥沙淤積形態(tài)非常重。2003年汛后，小浪底水庫出現(xiàn)了庫尾泥沙的“翹尾巴”現(xiàn)象，對水庫調(diào)度運(yùn)用不利。針對這種不利的泥沙淤積形態(tài)，根據(jù)黃河流域2004年各水庫的蓄水情況和預(yù)測降水情況，2004年6——7月，小浪底水庫實(shí)施了首次人工擾動塑造異重流沖沙試驗(yàn)，庫尾淤積三角洲形態(tài)得到了有效的調(diào)整和改善。考慮到2004年汛期小 浪底水庫僅出現(xiàn)了2次異重流過程，且第1次為人工擾動所形成并有4d的渾水出庫過程，因此人工擾動塑造異重流對改善庫尾泥沙淤積形態(tài)起到了積極作用。由此可見，通過采取合適的工程技術(shù)措施控制和調(diào)整水庫泥沙淤積形態(tài)是可能的。

4.4 加強(qiáng)觀測與泥沙信息管理

對于泥沙淤積帶來的不利影響，如漏斗區(qū)泥沙淤積威脅閘門啟閉安全、進(jìn)口段泥沙淤堵影響排沙洞正常運(yùn)用等情況，要通過加強(qiáng)觀測與泥沙信息管理，及時掌握塔前漏斗區(qū)泥沙淤積形態(tài)和泥沙淤積邊坡的穩(wěn)定工況，及時掌握排沙洞進(jìn)口段泥沙淤積高程變化情況以及進(jìn) 口段淤積泥沙的固結(jié)情況等，適時開啟排沙洞進(jìn)行拉沙運(yùn)用，以保證樞紐建筑物的穩(wěn)定、安 全運(yùn)行。為此，除常規(guī)監(jiān)測設(shè)備與管理手段外，小浪底建管局還為泥沙測驗(yàn)部門配備了先進(jìn) 的觀測裝備，如英國GeoSwath條帶測深系統(tǒng)，為樞紐調(diào)度部門開發(fā)建立小浪底水文泥沙信 息管理系統(tǒng)，這些設(shè)備和信息系統(tǒng)的使用，為及時、準(zhǔn)確、全面地捕獲第一手資料提供了技術(shù)保障，也為水庫泥沙淤積觀測與泥沙信息數(shù)字化管理奠定了基礎(chǔ)。

進(jìn)水塔前01斷面是小浪底泥沙測驗(yàn)的控制斷面，該斷面泥沙淤積高程直接關(guān)系到泄水孔洞閘門的啟閉安全。從2010年3月觀測結(jié)果看，塔前平均淤積高程為178.1m，且塔前漏斗區(qū)河底縱向泥沙淤積高程為178.1～180.3m，較為平緩，尚無明顯的漏斗形態(tài)出現(xiàn)。目前，小浪底進(jìn)水塔前淤積的泥沙處于187m以下，泄水排沙洞閘門的安全啟閉是有保證的。

4.5小結(jié)

泥沙淤積是小浪底水庫不可回避的現(xiàn)實(shí)問題，通過科學(xué)調(diào)度、合理控制，調(diào)整水庫泥沙淤積形態(tài)，消除干流泥沙淤積“翹尾巴”現(xiàn)象，使干流淤積三角洲頂點(diǎn)順利通過八里胡同狹窄河段，往壩前遷移；限制支流河口攔門沙坎的形成與發(fā)展；加強(qiáng)觀測與泥沙信息管理，確保進(jìn)水塔前閘門啟閉安全以及排沙洞進(jìn)口段不淤堵，是樞紐調(diào)度運(yùn)用的關(guān)鍵。

小浪底水庫10a多的調(diào)度運(yùn)行實(shí)踐表明，目前所采用的調(diào)水調(diào)沙、進(jìn)水塔前泥沙控制等手段對控制庫區(qū)泥沙淤積是科學(xué)有效的，小浪底水庫必將長期發(fā)揮巨大的綜合效益。

五．結(jié)語

60年來,我國河流研究工作取得了重大進(jìn)展,研究者進(jìn)一步認(rèn)識了河流水沙變化和河道演變規(guī)律,通過對丹江口等水庫泥沙淤積及其壩下游沖刷的系統(tǒng)觀測研究，為解決葛洲壩、三峽水利樞紐的泥沙問題,提供了重要依據(jù)。葛洲壩水利樞紐20多年來運(yùn)行良好。三峽水利樞紐2003年6月初期運(yùn)行以來的實(shí)測資料分析表明,水庫泥沙淤積、樞紐運(yùn)行和壩下游河道沖

刷狀況總體上尚在預(yù)計(jì)同期值范圍內(nèi)。在水利樞紐工程泥沙問題研究實(shí)踐過程中,研究水平得到較大提高,研究方法也有較大改進(jìn)。

在泥沙測驗(yàn)和河道演變觀測方面,新的觀測技術(shù)逐步得到應(yīng)用。河工模型和泥沙數(shù)學(xué)模型的模擬技術(shù)取得重大進(jìn)展,并能相互結(jié)合解決長時段、長距離的河道演變預(yù)報(bào)問題。隨著流域經(jīng)濟(jì)和水利水電事業(yè)的持續(xù)發(fā)展,水沙資源的綜合利用和梯級水庫泥沙輸移與調(diào)控等問題,有待進(jìn)一步研究。

六．參考文獻(xiàn)

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第四篇：優(yōu)化課堂教學(xué)論文

現(xiàn)代教學(xué)論——關(guān)于優(yōu)化課堂教學(xué)

摘要:課堂教學(xué)設(shè)計(jì)在課堂教學(xué)中的地位日益突出,受到了越來越多教學(xué)工作者的關(guān)注。知識的鞏固貫穿于教學(xué)過程的始終，學(xué)生對學(xué)習(xí)內(nèi)容的感知、理解和實(shí)際應(yīng)用，都對知識的鞏固起著重要作用。在課堂教學(xué)中教師要根據(jù)課程特點(diǎn)、教學(xué)內(nèi)容以及學(xué)生的知識儲備，整合各種教學(xué)資源，靈活應(yīng)用多種教學(xué)手段和方法，為學(xué)生學(xué)習(xí)知識、鞏固知識創(chuàng)造條件。應(yīng)結(jié)合實(shí)際,以教學(xué)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)理論為指導(dǎo),從而對現(xiàn)代化教學(xué)條件下的課堂教學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)踐進(jìn)行分析,并深入討論優(yōu)化課堂教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則。

關(guān)鍵詞:現(xiàn)代化教學(xué);課堂教學(xué)設(shè)計(jì)

不可否認(rèn),現(xiàn)代化教學(xué)工程的實(shí)施,突破了傳統(tǒng)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)的思維定勢,為課堂教學(xué)設(shè)計(jì)提供了諸多有利的條件,使課堂教學(xué)設(shè)計(jì)充滿了新的生機(jī)與活力,但同時也使其在課堂教學(xué)的執(zhí)行過程中出現(xiàn)了松散性、盲目性和不確定性。課堂教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循其應(yīng)有的原則,才能達(dá)到課堂效果的最大化與合理化，進(jìn)而克服課堂教學(xué)存在的一系列問題。

1.現(xiàn)代化教學(xué)條件下課堂教學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)踐分析

1.1現(xiàn)代化教學(xué)條件下課堂教學(xué)設(shè)計(jì)的優(yōu)勢

①課堂教學(xué)設(shè)計(jì)充分體現(xiàn)了“學(xué)為主體、教為主導(dǎo)”等現(xiàn)代教育思想。由于教學(xué)設(shè)計(jì)以“為學(xué)生提供最好的教學(xué)服務(wù)”為宗旨,無論是教學(xué)信息的選用與組織,還是教師教學(xué)策略的選擇都是在了解學(xué)生的學(xué)習(xí)需要、分析學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。因此,在這種課堂教學(xué)設(shè)計(jì)指導(dǎo)下所進(jìn)行的教學(xué)活動,學(xué)生具有濃厚的學(xué)習(xí)興趣、高度的自主權(quán),能夠主動參與,并且按照自己的認(rèn)知水平進(jìn)行學(xué)習(xí)和提高,這樣,學(xué)生真正獲得了智慧而不僅僅是知識本身。這種教學(xué)真正達(dá)到了因材施教、發(fā)展個性的目的,這也恰恰符合建構(gòu)主義課堂教學(xué)設(shè)計(jì)理論的要求。②課堂教學(xué)設(shè)計(jì)為課堂教學(xué)的實(shí)施提供了可靠的依據(jù)。簡單地說,課堂教學(xué)設(shè)計(jì)相當(dāng)于為課堂教學(xué)活動提供一個可執(zhí)行的“處方”,它高于一般意義上的備課活動,是一種更為系統(tǒng)的教學(xué)設(shè)計(jì)技術(shù)。課堂教學(xué)設(shè)計(jì)注重對與課堂教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的、有價(jià)值的所有教學(xué)資源進(jìn)行合理地分析,使教學(xué)能夠整合各個學(xué)科內(nèi)在的知識體系,并將這些學(xué)習(xí)資源提供給每一位學(xué)生,從而使學(xué)生開闊了眼界,擴(kuò)大了知識面,調(diào)動了學(xué)生縱向與橫向?qū)W科學(xué)習(xí)的興趣,使學(xué)生形成了長久的自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣,這對于開發(fā)人力資源大有益處。另外,由于課前充分的設(shè)計(jì)準(zhǔn)備,即使在課堂上出現(xiàn)突發(fā)的事件,教師也會在第一時間做出反應(yīng),并啟動備用的教學(xué)策略,做到對教學(xué)計(jì)劃的合理調(diào)整。因此,無論是在提高課堂知識傳授效益方面,還是在增強(qiáng)學(xué)生能力生成效益方面,課堂教學(xué)設(shè)計(jì)對課堂教學(xué)活動的指導(dǎo)作用都不可小視。

③課堂教學(xué)設(shè)計(jì)使課堂教學(xué)過程中形成性評價(jià)更加科學(xué)合理。我們大部分教師都習(xí)慣于講課與考試測評的分離,認(rèn)為只有課終的考試評價(jià)才是學(xué)生是否學(xué)好的依據(jù),忽視了教學(xué)過程中的形成性評價(jià),甚至走進(jìn)了“我教我的,你學(xué)你的,他考他的”的“教、學(xué)、考”相分離的誤區(qū),這與現(xiàn)代化教學(xué)的要求相去甚遠(yuǎn)。而課堂教學(xué)設(shè)計(jì)則為我們的教學(xué)提供了進(jìn)行這種形成性評價(jià)的時機(jī),以及如何進(jìn)行評價(jià),如何將評價(jià)的結(jié)果反饋到課堂教學(xué)活動中,并對課堂教學(xué)設(shè)計(jì)進(jìn)行修改完善,從而使課堂教學(xué)思路更順暢,使課堂氣氛更活躍、更融洽,也迎合了現(xiàn)代化教學(xué)對課堂“教、學(xué)、評”有機(jī)結(jié)合的要求。因此,課堂教學(xué)設(shè)計(jì)無論對教師進(jìn)行教學(xué)、指導(dǎo)教學(xué),還是對學(xué)生學(xué)習(xí)、建構(gòu)知識都是非常有效的一項(xiàng)教育技術(shù)。1.2現(xiàn)代化教學(xué)條件下課堂教學(xué)設(shè)計(jì)在實(shí)踐中存在的問題

現(xiàn)代化教學(xué)工程的實(shí)施為課堂教學(xué)設(shè)計(jì)提供了諸多有利的條件,使課堂教學(xué)設(shè)計(jì)技術(shù)更具優(yōu)勢,對課堂教學(xué)的指導(dǎo)作用越來越突出。但是,由于課堂教學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)踐仍處于起步嘗試階段,教師對這一教育技術(shù)的掌握并不很到位,在設(shè)計(jì)過程中必然會遇到這樣或那樣的困難。認(rèn)真地分析這些在課堂教學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)踐過程中遇到的問題,對提高教學(xué)設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用有著積極的促進(jìn)作用。

①課堂教學(xué)設(shè)計(jì)與課堂教學(xué)活動相脫節(jié)的問題。即課堂教學(xué)設(shè)計(jì)在應(yīng)用過程中出現(xiàn)了教學(xué)活動沒有按教學(xué)設(shè)計(jì)程序進(jìn)行的現(xiàn)象,教學(xué)設(shè)計(jì)是一回事,教學(xué)活動又是另外一回事,兩者是并行關(guān)系,而不是指導(dǎo)、反饋、執(zhí)行相統(tǒng)一、相協(xié)調(diào)的關(guān)系。產(chǎn)生這一問題主要有兩方面的原因:一方面,教師對課堂設(shè)計(jì)過于理想化,片面地追求現(xiàn)代化教學(xué)的形式外顯而忽略了教學(xué)的實(shí)際內(nèi)容,對教學(xué)情況把握不準(zhǔn),沒有客觀地分析影響課堂教學(xué)設(shè)計(jì)的各種客觀因素,比如對教學(xué)資源的開發(fā)、選擇,對學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展水平、認(rèn)知風(fēng)格的分析,對教學(xué)任務(wù)的分析等等。另一方面,受傳統(tǒng)教學(xué)形式的影響,教學(xué)設(shè)計(jì)主要依賴的是教學(xué)大綱的要求和課程具體的內(nèi)容,而不是以學(xué)生的實(shí)際需求為主要因素進(jìn)行。所以即便是把學(xué)生作為課堂教學(xué)的主體,但由于與教學(xué)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想相左而出現(xiàn)課堂教學(xué)無法繼續(xù)的尷尬,從而使教師放棄教學(xué)設(shè)計(jì)的指導(dǎo),又回到傳統(tǒng)的課堂教學(xué)活動中去。這樣,課堂教學(xué)設(shè)計(jì)的工作就變成了“吃力不討好”的無用功。

②教師對在教學(xué)設(shè)計(jì)指導(dǎo)下的課堂教學(xué)活動中自身角色認(rèn)識不足,影響了正常的教學(xué)次序。即教師在教學(xué)實(shí)踐中擺脫不了傳統(tǒng)教學(xué)的束縛,既想按照教學(xué)設(shè)計(jì)的課堂教學(xué)過程結(jié)構(gòu)進(jìn)行,又感覺心有余而力不足,產(chǎn)生一種無從下手的無奈,致使課堂教學(xué)中教與學(xué)的過程出現(xiàn)比較混亂的現(xiàn)象。為解決這一問題,需要教師對自身的角色進(jìn)行重新的認(rèn)定,現(xiàn)代化教學(xué)的實(shí)施強(qiáng)調(diào)教師的主導(dǎo)地位,要求教師從“臺前”轉(zhuǎn)到“幕后”,教師既要做教學(xué)信息資源的設(shè)計(jì)者,又要做教學(xué)設(shè)計(jì)的組織者、執(zhí)行者,還要做學(xué)生學(xué)習(xí)的促進(jìn)者,在課堂中主要對學(xué)生的學(xué)習(xí)起引導(dǎo)、指導(dǎo)的作用。認(rèn)識了教師的作用,還要有敢于嘗試、不怕失敗的精神,不斷的更新知識、擴(kuò)大知識面,在實(shí)踐中增長經(jīng)驗(yàn),不斷提高教學(xué)設(shè)計(jì)和課堂教學(xué)的質(zhì)量。

③部分學(xué)生對這種新的課堂教學(xué)方式的排斥,導(dǎo)致教學(xué)效果不理想。其主要原因就是學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)和從屬技能不能滿足課堂教學(xué)設(shè)計(jì)的要求,使學(xué)生失去學(xué)的信心,并產(chǎn)生排斥心理。

④還存在課前教學(xué)準(zhǔn)備活動不充分造成教學(xué)設(shè)計(jì)執(zhí)行中斷等問題。其原因主要是現(xiàn)代化教學(xué)資源的開放,現(xiàn)代教學(xué)手段的豐富,現(xiàn)代教學(xué)方法的千變?nèi)f化,使教師在進(jìn)行課堂教學(xué)設(shè)計(jì)時,往往會有一些盲目性的選擇。而教師在課前的準(zhǔn)備確不充分,比如,沒有對所選的媒體播放工具的功能進(jìn)行熟悉,沒有事先檢查教具是否完備,沒有對學(xué)生上課前的情緒狀態(tài)進(jìn)行了解,沒有對學(xué)生的前期知識學(xué)習(xí)掌握的情況進(jìn)行摸底等等,這會對教學(xué)活動的實(shí)施帶來一定程度的阻力,甚至?xí)拐n程被迫中斷。

因此。優(yōu)化課堂教學(xué)應(yīng)該遵循一定的原則：

1優(yōu)化課堂教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循系統(tǒng)性原則，教學(xué)的各個要素與各個環(huán)節(jié)是相互關(guān)聯(lián)、相互作用、缺一不可的。因此,課堂教學(xué)設(shè)計(jì)必須對一切有利于學(xué)生學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)資源進(jìn)行整體協(xié)調(diào)、統(tǒng)籌規(guī)劃、合理配置、科學(xué)安排,這也是課堂教學(xué)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)所決定的。系統(tǒng)性原則要求課堂教學(xué)設(shè)計(jì),一是做到各個教學(xué)要素內(nèi)部的有機(jī)結(jié)合,二是實(shí)現(xiàn)教學(xué)系統(tǒng)各組成要素之間的融合。這樣,教學(xué)活動程序運(yùn)行的才能更加有序、更加穩(wěn)定

2優(yōu)化課堂教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循客觀性原則.課堂教學(xué)設(shè)計(jì)包含了大量具有客觀屬性的因素,比如,真實(shí)的教材內(nèi)容及相關(guān)的知識信息,教師的教學(xué)設(shè)計(jì)、組織、實(shí)施的能力,學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展水平及其從屬技能的掌握,現(xiàn)有的教具、教學(xué)條件等等。因此,客觀性原則是課堂教學(xué)設(shè)計(jì)的重要的特征之一,它要求做到對教學(xué)過程中的各因素進(jìn)行客觀性的評價(jià),從而為課堂教學(xué)設(shè)計(jì)提供客觀性的教學(xué)資料,使教學(xué)設(shè)計(jì)的目的更具針對性,并在應(yīng)用過程中做到有的放矢。

3優(yōu)化課堂教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循建構(gòu)性原則.為建構(gòu)良好的認(rèn)識結(jié)構(gòu)而教”是現(xiàn)代教學(xué)論的一個基本結(jié)論,是指教師在教學(xué)中不是灌輸知識,而是啟發(fā)學(xué)生自主建構(gòu)認(rèn)知結(jié)構(gòu)。這就要求教師按照學(xué)生建構(gòu)認(rèn)知結(jié)構(gòu)的過程與規(guī)律設(shè)計(jì)課堂教學(xué),以促進(jìn)學(xué)生建構(gòu)良好的認(rèn)知結(jié)構(gòu),使學(xué)生形成自主學(xué)習(xí)、主動獲取知識的良好習(xí)慣。

4優(yōu)化課堂教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循主體性原則.主體性是指教學(xué)中必須充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用,有效地使學(xué)生主動地參與到教學(xué)中來,積極主動地探索和發(fā)現(xiàn)知識,成為學(xué)習(xí)的主人,主體性的發(fā)揮與發(fā)展是與學(xué)生的學(xué)習(xí)動機(jī)有內(nèi)在聯(lián)系的。因此,教學(xué)沒計(jì)要注意創(chuàng)設(shè)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)在動機(jī)的教學(xué)情境,使學(xué)生處于一種主動、活躍的能動狀態(tài),喚起學(xué)習(xí)需要,激發(fā)學(xué)習(xí)動機(jī),進(jìn)而達(dá)到自主學(xué)習(xí)的目的。5優(yōu)化課堂教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循可行性原則

6優(yōu)化課堂教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循開放性原則和和諧性原則

通過以上的分析，我們看到現(xiàn)代教學(xué)中存在的問題，并進(jìn)一步找到在教學(xué)中應(yīng)該遵循的原則，在教學(xué)的設(shè)計(jì)過程中，我們要遵循這些原則，從而達(dá)到教學(xué)模式的優(yōu)化與進(jìn)步，從而促進(jìn)教學(xué)的發(fā)展。優(yōu)化課堂教學(xué)，達(dá)到課堂教學(xué)的優(yōu)質(zhì)。

學(xué)院：教育科學(xué)學(xué)院

班級：2009級1班

姓名：方勇華

學(xué)號：20091244002

第五篇：高中數(shù)學(xué) 教學(xué)論文——優(yōu)化課堂教學(xué)設(shè)計(jì),提高課堂教學(xué)...

【中學(xué)數(shù)學(xué)教案】

用心

愛心 專心-12345678

你知道小高斯是如何求1+2+?+100的嗎？

這一方法的思想實(shí)質(zhì)是什么（為什么要“首尾相加”）？

類似的，你能求1+2+?+n嗎？

對于公差為d的等差數(shù)列{an}，如何利用上述思想方法求Sn=a1+a2+?+an？

還有其他方法嗎？

一個核心：概括——引導(dǎo)學(xué)生自己概括出典型實(shí)例的共同本質(zhì)特征

強(qiáng)調(diào)學(xué)生實(shí)質(zhì)的、高水平的思維參與度，使學(xué)生在教學(xué)過程中保持高水平的數(shù)學(xué)思維活動

在教學(xué)方式的改進(jìn)中，最重要的是要讓學(xué)生有自己積極地、獨(dú)立地進(jìn)行數(shù)學(xué)思考的空間。不管是傳授式還是活動式（相應(yīng)的，學(xué)生學(xué)習(xí)方式是接受式或發(fā)現(xiàn)式），只要學(xué)生有思維的自主，就是學(xué)生的自主地位得到體現(xiàn)。

根據(jù)數(shù)學(xué)知識的認(rèn)知需要，為學(xué)生設(shè)置恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)情景，通過恰時恰點(diǎn)的問題引導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)活動，充分使用“先行組織者”，在思想方法上多做引導(dǎo)，在具體細(xì)節(jié)上讓學(xué)生自己多動手做、多閱讀、多思考、多交流，讓學(xué)生多發(fā)表意見，教師自己參與到學(xué)生的活動中去，多聽少講，在關(guān)鍵點(diǎn)上讓學(xué)生有機(jī)會提出自己的見解。

課堂教學(xué)的“六字經(jīng)”： 問題引導(dǎo)學(xué)習(xí)教學(xué)重心前移 典型豐富例證 提供概括時機(jī) 保證思考力度 加強(qiáng)思想聯(lián)系 使用變式訓(xùn)練 強(qiáng)調(diào)反思遷移

用心

愛心

專心