张艳平[1]2012年在《基于洪水分类的水库汛限水位动态控制域研究及其风险分析》文中指出我国洪涝灾害频繁,洪灾损失严重,且水资源短缺和水环境恶化问题日益突出。针对这一系列水问题,依据先进的科学技术,充分发挥水利工程的作用,在确保防洪安全的条件下,提高洪水资源利用率是重要的缓解之举。水库是重要的防洪与兴利工程措施,水库调度是实现其防洪兴利效益的非工程措施。传统调度的汛限水位静态控制方法,浪费不少洪水资源,为充分发挥水库调蓄能力,安全合理利用洪水资源,目前我国已开始依据气象水文预报信息,科学合理地制定一个汛限水位动态控制阈值,实施汛限水位动态控制方法,实践证明,这是有效地解决或缓解水资源短缺的关键技术之一。本文在现有研究成果基础上,为了进一步提高洪水资源利用率,针对水库汛限水位动态控制研究仅是确定一个动态控制域范围,没有充分利用暴雨洪水特性的问题,研究了基于暴雨洪水相似性的洪水分类方法,分析计算出不同类洪水的汛限水位动态控制域；针对汛限水位动态控制方案选择及风险分析研究较薄弱等问题,基于现行设计理念,研究基于洪水分类的汛限水位动态控制域应用方法,并对其风险及效益进行分析,最后利用协商对策多目标群决策模型,研究水库汛限水位动态控制的方案优选。主要研究成果如下：(1)本文根据暴雨洪水演化过程中各阶段的特性,基于暴雨洪水相似性将洪水进行分类,采用可变模糊模式识别法选择各类典型洪水。以大伙房水库和丹江口水库为例,研究其暴雨洪水分类的可行性,并选择相应类型洪水的典型洪水。实例研究结果表明,基于暴雨洪水相似性的洪水分类是可行性的,且选择的典型洪水与依据经验原则选取的结果一致,从定量分析的角度验证了选取原则的合理性及可靠性。洪水分类结果可为水库设计不同的汛限水位动态控制域提供基础。(2)基于暴雨洪水的分类成果和各水库的特点选择合适的方法,研究确定不同类洪水的汛限水位动态控制域,为实时汛限水位动态控制制定约束范围。根据现行设计理念,研究基于洪水分类的汛限水位动态控制域的应用方法,并分别给出其模型及流程。结果表明,基于不同类洪水确定的汛限水位动态控制上限有差异,可以更好地利用洪水资源,提高洪水资源利用率。(3)针对水库汛限水位动态控制时降雨预报漏报的风险,在以往汛限水位动态控制风险分析的基础上,基于贝叶斯定理分析计算降雨预报漏报的风险率,以及发生漏报后对水库基于洪水分类的汛限水位动态控制产生的影响。以大伙房和丹江口水库进行实例分析,结果表明,利用降雨预报信息实施基于洪水分类的汛限水位动态控制虽然比以往不进行洪水分类的汛限水位动态控制风险有所增加,但均不超过原设计风险。(4)结合已有的汛限水位动态控制风险率计算方法,重点分析产流预报误差的分布特性,以最大熵原理为基础分析产流预报误差分布规律；计算洪水预报误差域；研究在不同洪水预报误差范围内,水库采用防洪预报调度方式进行汛限水位动态控制的风险。以大伙房水库为例进行分析,结果表明,基于洪水分类的汛限水位动态控制虽然较不分类的汛限水位动态控制风险有所增加,但均不超过原设计风险。(5)针对水库汛限水位动态控制多目标的矛盾性,利用协商对策多目标群决策模型,分别采用二元对比法、熵权法和基于博弈论的组合赋权法确定指标权重,建立了汛限水位动态控制方案优选模型。以大伙房水库为例,分析其汛限水位动态控制过程中的最优值。结果表明,采用该方法确定的决策值,符合实际情况,较为合理。最后对全文进行总结,并对有待进一步研究的问题进行展望。
曹永强[2]2003年在《汛限水位动态控制方法研究及其风险分析》文中研究说明我国广大的北方流域水资源十分贫乏，随着国民经济的不断发展，水资源供需矛盾日益尖锐。水资源短缺不但制约了社会经济的发展，也造成了严重的生态环境问题，解决这些矛盾的途径有两个：一是开源节流；二是对有限的水资源进行优化配置，这两个方面相辅相成，促进区域的可持续发展和水资源的可持续利用关键是如何合理地调控水资源。汛限水位静态控制造成洪水资源的大量浪费，对北方流域汛期实施动态控制汛限水位是提高洪水资源利用的关键。动态控制汛限水位决策过程中普遍存在大系统、多目标决策、风险决策、群决策等特点，研究这些特点对开展水资源优化配置决策具有十分重要的理论意义与实践价值。 在水库实时调度过程中，汛限水位是一十分重要、敏感的指标，它直接影响着合理解决水库防洪与兴利之间的矛盾。因此根据工程实际要求，科学描述水库汛期，合理确定水库汛限水位，研究汛限水位实时控制方法，建立切实可行的水库汛限水位控制模式等，是当务之急。 汛限水位动态控制方法属于水库风险调度的非工程措施范畴，通过分析流域洪水的成因和库区降雨及致洪规律，结合水库的蓄泄能力，积极慎重的利用水文气象预报信息，研究既能满足防洪要求，又可充分利用洪水资源的可操作性的调度方法，利用水文系列的连续演算方式推求汛限水位的变化范围，提出使用汛限水位上下限的原则，达到风险较小、效益较大的目的。为此，本文在水文水资源有关理论、模型与方法的基础上，研究了水库调度中动态控制汛限水位动态控制问题，其主要内容如下： (1)论述了汛限水位动态控制方法相关领域的国内外研究现状和发展趋势，提出了本文的研究背景和主要研究内容。 (2)水库汛限水位动态控制中的风险主要来自洪水预报和降雨预报的误差，其次来自决策者的决策误差。为此，客观的分析与认识流域洪水预报和短期降雨预报精度是水库汛限水位动态控制的关键问题之一。结合实例分析了水文气象预报信息和洪水预报信息在汛期限制水位动态控制中应用的可能性和水库汛限水位动态控制的条件。 (3)为改变水库汛期弃水而汛后又缺水的矛盾局面，调整现行水库固定时间固定汛限水位的调度方式，利用短期气象预报和洪水预报信息，在不改变现有防洪标准的前提下研究防洪预报调度方式，实现防洪与兴利效益的转换，提高洪水资源的利用率。 (4)利用水库的设计洪水资料和工程的现有泄流设备，在保证大坝安全的前提下，利用工程措施和非工程措施首先确定出各种方法的极限允许起调水位。然后进行分析处理，依据各方法计算出的汛限水位域值，应用包线法确定其上下限值，即所谓的汛限水位允许动态控制范围。最后对包线法确定的上限值进行风险分析，为调度人员在实际操作中提供决策依据。 水库汛阳水位动态控制方法研究及其风险分析 ⑤根据水库流域天气预报、流域前期降雨、水库蓄水、水库泄水能力和防洪兴利要求，利用水库汛限水位变动范围，结合洪水预报和短期降雨预报模型，研究水库汛限水位动态控制方法。主要研究了预蓄预泄的汛限水位控制法和模糊推理模式的汛限水位控制方法。 （6）动态控制汛限水位问题，风险越大，可能的效益益也越大，在这种情况下，往往不能以风险最小作为决策选择的依据，应在风险和效益分析和比较的基础上合理控制风险的程度，最大限度地趋利避害。为此本文首先给出了动态控制汛限水位风险的定义以及风险率的计算模型，然后从定性分析和定量计算两方面对动态控制汛限水位问题进行风险分析，最后给出决策失误后降低风险损失的措施。 门）最后对全文作了总结，并对有待进一步研究的问题进行了展望。
陈进佳[3]2017年在《汛限水位动态控制及其风险分析》文中认为我国是一个水资源缺乏的国家。近年来,随着我国经济的快速发展和人口急剧增加,水资源的供需矛盾越来越突出,同时大量排污以及森林开采造成水污染问题日益严重,生态环境遭到一定程度上的破坏。为了满足可持续发展的要求,在水库优化调度方面,尽可能利用现有的先进科学方法,提高水库资源的利用率,合理优化配置水库资源,发挥水库综合利用效益,这对我国建设节约型社会以及水资源可持续发展战略具有重要的意义。以往,我国大数水库多以静态的方式对汛限水位进行控制,该方式在汛前为保证水库防洪安全进行大量弃水,从而造成洪水资源浪费。本文拟用短期降雨预报信息和洪水预报信息进行科学合理的汛限水位控制,有效的利用水库防洪与兴利之间的重迭库容,解决防洪与兴利之间的矛盾,提高水能资源和洪水资源的利用率。根据水库的实际情况,主要对以下工作进行研究:(1)本文以沙畈水库为例,对汛限水位动态控制的整个过程进行一个较为全面、客观、科学的探讨。结合水库的实际情况进行研究和分析,首先讨论水库汛限水位动态控制的方法和主要内容,并运用“预泄能力约束法”确定出沙畈水库汛限水位动态控制范围是269.06m～272.60m,该范围在水库防洪安全、灌溉供水和正常发电方面均满足实际要求;其次,根据一次洪水的短期降雨预报和洪水预报信息,利用“预蓄预泄法”和“预泄回充法”求实时调度汛限水位动态控制的决策值并与原规划调度值相比较,得出汛期利用“预泄回充法”和“预蓄预泄法”能够抬高沙畈水库的汛限水位上限值。常规调度汛后可将库水位蓄到271.40m,“预泄回充”和“预蓄预泄”汛后可将库水位蓄至原汛限水位272.60m,从而得出“预蓄预泄”和“预泄回充”增加了水库蓄水的发电水头,最大限度发挥了水库蓄水能力,提高了洪水资源利用率。(2)论文还结合风险分析来确定汛限水位动态控制决策值的可靠性。由分析得出洪水预报误差是汛限水位动态控制的主要因素,故本文采用P-Ⅲ型频率分布曲线推求极限风险率来确定抬高汛限水位后所增加的风险。求得极限风险率Pf=0.101,其小于汛限水位动态控制风险的标准值0.2,说明在不增加沙畈水库其他风险的条件下,利用洪水预报信息对汛限水位进行动态控制是合理的。(3)为了进一步得到更加合理的汛限水位动态控制范围,在经验选取效益和风险比值为(0.3:0.7)的情况下,运用频率分析法结合模糊数学分析法确定出相对优属度较高的上限值方案,即采用汛限水位动态控制范围为269.06m～271.76m时的安全和效益较好,更加符合沙畈水库运行的需求。(4)对汛限水位动态控制的效益分析,本文通过减少汛期弃水量,增加供水量和抬高发电水头的方式来衡量“预蓄预泄”过程带来的效益。为了便于计算,采用多蓄水量折算成水电价格的方式,即可算出实际调度中汛限水位动态控制的经济效益。根据一次预报洪水过程的实时信息,利用“预蓄预泄法”推求出连续3天预报无雨的过程可为水库增加的经济效益值约达155万元。通过对沙畈水库汛限水位的控制过程、风险和效益的研究,使我们有了更加全面而深入的认识。我们需要不断钻研,继续强化水库优化调度建设,不断提高洪水资源与水能资源的利用率,才能在日益发展的条件下实现安全、稳定、经济、可靠、的水库优化目标。
郑德凤[4]2005年在《雨洪资源与地下水资源联合调控理论及应用研究》文中提出为缓解区域水资源供需矛盾,减少洪涝干旱灾害,开展雨洪资源与地下水资源联合调控研究,在充分挖掘现有水利工程(水库、湖泊)的潜力,再配套以必要的工程设施广开水源,增加水资源的可利用量,将是十分紧迫而又非常重要的任务。其中利用地表蓄水工程临时滞蓄多余洪水,然后在有条件地区通过一定设施将其回补地下存入地下水库,通过地表、地下水库的联合调度,对径流过程予以再分配,以丰补枯、以余补缺,具有十分重要的意义。 雨洪资源与地下水资源联合调控是以提高雨洪资源利用,促进雨洪资源与地下水资源的转化效率为出发点,将防洪与补源相结合,寓资源利用于灾害防范之中。其根本目的是要充分利用汛期雨量进行区域水资源的年调节和多年调节,实现水资源的可持续开发利用。主要调控手段包括提高地表洪水资源利用率和促进地表洪水转化为地下水资源两方面。为此本文从资源水利和可持续发展水利的角度出发,研究水库汛限水位实时动态控制和引洪回灌补源的水库优化调度这两种提高雨洪资源利用率,增加地下水补给量的非工程措施的理论与方法。同时系统研究了利用地下水库调蓄水资源时空分配的理论与方法,其中地下水库调蓄能力综合评价的指标体系与方法研究对优选适宜开发利用的地下水库区和规划地下调蓄远景区具有重要理论指导意义。主要研究内容和成果如下: (1) 在分析我国水资源短缺问题及其对策,归纳总结目前提高雨洪资源利用的工程技术措施和非工程措施的基础上,对水库实施洪水资源化调度的必要性与可行性进行分析,重点研究洪水预报和降雨预报信息应用于水库洪水资源化调度中的可行性。在综合考虑入库洪水、水库安全运行、下泄洪水超下游地区防洪标准、下泄洪水减少导致下游生态环境用水破坏等不确定性因素后,对水库洪水资源化调度的风险因素进行分析,提出水库洪水预报调度方式的风险分析及降雨预报信息应用于水库实时调度中的风险分析方法。并给出考虑洪水预报和降雨预报误差的水库洪水资源化调度风险率的定义与计算方法。 (2) 基于汛限水位实时动态控制的新理念,提出汛限水位实时动态控制方案的决策方法及其实施步骤。引入洪水与兴利连续长系列调节方法并开发相应的系统软件计算水库的兴利效益,给出汛限水位动态控制风险率和风险损失的定义与计算方法。在此基础上,选取部分兴利效益指标和风险控制指标构建汛限水位实时动态控制决策方案优选的多指标评价体系。最后以大连市碧流河水库为例,采用多目标模糊模式识别理论模型对汛限水位动态控制方案进行优选计算,进而确定水库实时调度过程中汛限水位动态控制的满意决策方案。
孙兆峰[5]2017年在《基于风险理论的水库汛限水位控制研究》文中进行了进一步梳理洪水资源化作为一种新的治水理念,成为解决区域水资源短缺的一项有效措施。洪水资源化对水库而言是实现防洪和兴利并举,而汛限水位是水库防洪和兴利的结合点,汛限水位的过高或者过低会直接影响水库的防洪风险和兴利效益,而随着科学技术和人类社会的进步,人们对安全可靠的要求越来越高,因此,研究基于风险理论的水汛限水位控制方式具有重要意义。论文以风险理论为主线,以汛限水位控制为目的,详细研究了水库调度中防洪风险和供水风险的制约因素,发展了水库调度的风险理论体系,构建了较为通用的风险调度模型,并用于陕西省石头河水库汛限水位控制方案的研究。具体研究结果如下:(1)水库汛限水位控制风险分析程序的建立。以经典的风险分析理论入手,系统归纳了水库调度中风险的定义、特征及风险分析的程序。从风险发生的形式、主要因素以及后果叁方面详细的对水库调度中的风险进行了识别;从风险发生的概率及后果大小的角度对水库调度风险估计的方法做了深刻的剖析;通过归纳水库调度风险评价方法,论述了水库调度运行中方案的决策。最后论证了水库汛限水位控制和水库调度之间辩证统一的关系:即汛限水位控制需要水库调度来实现,而水库调度的起调水位为汛限水位。在此基础上建立了一套较为完整的汛限水位控制风险分析程序。(2)水库防洪通用风险模型的构建。选取影响水库防洪风险的主要风险因子:洪水、库容、泄流能力、起调水位和风浪,以概率的基本定理为基础建立了防洪风险模型,并从模型因子的数量和模型因子服从的分布函数的角度总结了模型求解方法的适用性。最后以石头河水库为例,选取了校核水位作为风险指标,洪水作为主要风险因子,用频率分析法计算了不同汛限水位方案(798.00m、798.50m、799.00m、799.50m、801.00m)下的风险率,并将10-6作为风险率的允许风险标准,当汛限水位抬高至799.00m时,风险率为9×10-6,依旧在允许范围内。因此可以得出结论:石头河水库库水位799.00m为汛期允许正常蓄水的最高水位。(3)水库供水风险模型的构建。选取影响水库供水风险的主要风险因子:入库径流、兴利库容、调度规则、下游河道生态需水量、蒸发渗漏,同样以概率的基本定理为基础建立水库供水风险模型;同时选取可靠性、易损性和事故周期作为风险评价的指标,通过对石头河水库供水风险因子的分析,选取入库径流作为风险因子,以“1-设计保证率”为允许风险标准,采用长系列兴利调度计算得到结论:石头河水库库水位798.00m为汛期兴利蓄水的最低水位。(4)基于风险理论的汛限水位分期控制运用研究。介绍了传统汛限水位控制运用的缺点,阐述了基于风险理论的分期控制方法的适用性。综合考虑了石头河水库的防洪和供水风险,在对石头河水库汛期分期的基础上,最终得到石头河水库汛限水位控制方案,即在主汛期(7月11日~8月10日)汛限水位为798.00m~799.00m,汛前期(05月21日~07月10日)汛限水位从801.00m逐步降低到799.00m,汛后期(08月11日~09月20日)逐渐从799.00m回升到801.00m,其他时期以801.00m为控制,最后有针对性的提出了水库汛限水位控制中风险降低的措施。
贾海军[6]2015年在《双塔水库汛限水位动态控制可行性研究》文中指出我国特殊的地理位置及水资源特征,决定了洪涝灾害频发,干旱缺水,水资源矛盾突出,在西部内陆河流域表现更为显着。“洪水资源化”、2005年的《水库汛限水位动态控制试点工作意见》及2011年的中央一号文件等一系列举措有力推进了“汛限水位动态控制”的研究及应用。本文以干旱少雨、蒸发强烈的甘肃省最大农业灌溉水库——双塔水库为研究对象,在系统阐述、总结汛限水位动态控制的基础上对双塔水库实施汛限水位动态控制可行性进行研究。汛限水位作为协调防洪和兴利关系的关键,如何在确保防洪安全的基础上,实现水库汛限水位的动态控制对最大限度地发挥水库兴利效益具有重要现实意义。利用双塔水库历史水文信息以及当前先进的流域自动化管理信息系统,对水库汛期进行科学、合理、可行的划分,依据现行的汛限水位动态控制理论,针对性的确定汛限水位上下限值,进而达到充分高效利用有限的洪水资源,发挥水库综合调度功能,减少(或减轻)水库淤积,为下游流域生态保护、灌区灌溉提供资源保障,确保流域生态环境、农业生产的可持续发展,有效解决灌区水资源供需矛盾的目的。本文通过向双塔水库、昌马水库、潘家庄水文站、昌马堡水文站、双塔堡水文站、甘肃省水利水电勘测设计研究院等单位征集相关工程、水文、气象资料,充分考究其所处流域气候特征、水文特征、管理现状,对双塔水库防洪设计标准进行洪水安全复核,采取多方法对水库汛期进行重新分析划分,确定汛限水位动态控制域,采用“预蓄预泄”法进行水库汛限水位动态控制研究,对实施该方案的风险进行识别、分析,同时结合工程实际、水库管理经验、科学调度,为双塔水库试行汛限水位动态控制提供合理依据。双塔水库通过实行汛限水位动态控制和科学调度,既能有力保证灌区46万亩耕地的正常夏灌,而且在不影响下游生态用水的供给的前提下较好发挥河道生态功能,增加双塔水电站的水利发电效益,在减少水库库容空置时限的同时拉动水库库区生态旅游资源开发及水库渔业养殖,提升双塔水库洪水资源利用率,提高水资源经济、生态价值,充分发挥水库工程综合效益,低水头排洪、排沙有效降低水库淤积速度,延长水库寿命。
吴东峰[7]2008年在《夹河子水库洪水资源化调度研究》文中指出我国是一个洪水灾害频发的国家,又是一个水资源严重短缺的国家,人均水资源量仅为世界人均水资源量的1/4,时空分布也很不均匀,尤其新疆等地,水资源严重不足,水资源不足已经成为制约国民经济和社会发展的重要因素。另外,洪水的危害越来越大,造成的损失也有增大的趋势。洪水灾害与水资源短缺已经成为国家和地区经济发展的瓶颈问题。随着我国国民经济的快速发展和人民生活水平的不断提高,城市化进程的不断加快,财富和人口的日趋集中,社会和国民经济的可持续发展对水库的防洪安全与供水保障的综合目标提出了更高要求。如何在确保水库安全的前提下,有效地发挥已有工程的作用,合理地利用重迭库容,是缓解我国水资源供需矛盾,提高水库综合利用效益的有效手段之一。基于洪水资源的利害双重特性以及我国洪水控制向洪水管理上观念的转变,和水库的洪水资源化能力,优化水库防洪参数和规则进行水库洪水资源化调度是一种直接、经济的非工程措施,可有效地利用雨洪资源,变汛期水为非汛期水。本文选择我国西部干旱地区具有典型代表意义的内陆河流域水库——新疆玛纳斯河流域夹河子水库为研究对象,开展以下研究:(1)洪水资源化调度可行性研究摸清上下游防洪现状以及水库本身防洪现状,分析水库设计洪水和复核水库防洪标准,对一些防洪调度关键参数初步设定,确定水库实际防洪能力,对水库的实施洪水资源化调度可行性和必要性作出判断。(2)水库分期汛限水位研究分析流域水文特点及玛纳斯河径流的季节性特征,采用多种方法确定和划分汛期,分期统计分期设计洪水,拟定多种汛限水位方案,模拟水库调度规则,分析调度风险并确定分期汛限水位方案。同时,在对汛期径流特征分析的基础上进行旬汛限水位的研究和模糊汛限水位的研究。(3)汛限水位动态控制研究为克服分期汛限水位被动洪水防守的静态特征,分析洪水预报信息模型稳定性、精度和预见期,模拟调度确定一个可接受动态控制域,实现汛限水位动态控制,制定实时调度方式和调度规则。通过本文的研究分析,夹河子水库目前的工程情况不具备实施洪水资源化调度的可行性,作为研究,本文以水库现状防洪能力为安全标准上限,对汛限水位的分期和动态控制相关内容进行了研究,确定了汛限水位的控制规则和防洪调度方式,提出水库调度实时操作的方法,为干旱灌区水库洪水资源化调度研究作了理论尝试。
朱小凯[8]2002年在《汛限水位控制的极限风险分析》文中认为目前，水库多数采用静态汛期限制水位控制方法，产生了洪水资源大量浪费的现象。国家防汛总指挥部办公室非常重视这个问题。正在组织水库调度人员、高等院校、科研机构与相关部门开始研究汛期限制水位控制的方法。其中，动态控制汛限水位方法是一种更加充分、合理利用洪水资源的有效途径，汛限水位的动态控制提高了兴利效益，却给防洪安全带来了风险，其所能承受的极限风险将是论证水库汛限水位的动态控制方案可行与合理性的关键，是方案决策的主要依据。 本文首先阐述了我国水资源状况和水旱灾害、说明水库汛期限制水位动态控制研究的必要性；介绍了传统汛限水位设计、汛限水位静态控制、模糊汛限水位过程线存在的问题及其初步改进方法；分析汛期限制水位动态控制的方法及关键问题；进一步阐述了水库极限风险率的定义；根据极限风险率定义，详细叙述了不同极限风险指标时、不同汛期限制水位下起调，水库所能承受的极限风险率计算方法。 然后，基于极限风险率计算方法，以白石水库为背景，研究“考虑坝体自身安全、考虑坝体安全与下游防护对象控制下泄流量的汛限水位动态控制的极限风险率”。通过白石水库的实例研究表明，分别以不同极限风险率指标为前提、在不同汛期限制水位下起调洪水，其极限风险率的计算和查求方法是可行的；通过图解简化了水库调度运用时的计算工作量，亦可通过计算机交互界面，为决策者提供了一个切实可行的工具，方便决策者应用。对于那些新建、还不具备预报调度条件水库，本方法有推广应用价值。 最后对全文进行总结，并对有待于进一步研究的问题进行了讨论。
丁伟, 周惠成[9]2018年在《水库汛限水位动态控制研究进展与发展趋势》文中研究表明回顾国内外水库汛限水位动态控制研究的最新进展,从汛限水位动态控制理论研究和库群研究两方面进行综述。水库汛限水位动态控制理论研究主要针对预蓄过程汛限水位实时动态控制值和预泄过程汛限水位实时动态控制值、预报信息可利用准则3个方面,从理论上定量地给出汛限水位实时动态控制值以及预报信息可利用范围。阐述水库群汛限水位动态控制4个研究内容的研究进展,并系统评述了汛限水位动态控制域的确定方法和实时动态控制的方法,介绍了各方法的主要思想及其适用条件。针对水库汛限水位动态控制的研究现状及存在的问题,提出未来应重点研究的3个方面:(1)水库群预报信息可利用分析理论;(2)水库群汛限水位动态控制全过程风险分析理论与方法体系;(3)复杂水库群系统汛限水位动态控制理论。
周如瑞[10]2017年在《并联水库群防洪预报调度方式及其风险分析研究》文中指出我国洪涝灾害与水资源短缺并存,洪水的防范与管理成为我国乃至世界各地关注的焦点。随着社会的发展,利用先进的技术水平,充分发挥水利工程体系的作用,在确保防洪安全的前提下,提高洪水资源利用率是缓解我国水资源短缺的重要举措。对水库而言,利用预报信息的预报调度方式是提高洪水资源利用率的关键技术。我国水库大多数处于复杂库群系统中,并且考虑到水文预报的不确定性,本文以清河水库、柴河水库以及它们所在的水库群系统为研究背景。首先分析洪水预报精度及预报误差范围,其次研究基于优化抽样的水文预报模型不确定性分析方法,然后研究考虑预报误差的防洪预报调度方式和并联水库群联合防洪预报调度规则优化求解模型,最后研究并联水库群实施联合预报调度方式对水库及上下游的风险。主要研究内容和成果如下:(1)分析清河水库、柴河水库和水库群区间已有洪水预报精度的可利用性,并确定预报误差域。引用已有成果,清河水库产流预报精度达到94.1%,柴河水库产流预报精度达到90%,南清柴铁区间产流预报精度为82%,且较大洪水的洪量预报误差较小,满足预报调度方式的要求。汇流预报结果精度均较差,只能作参考预报。文中采用极大熵模型,确定出清河水库、柴河水库和水库群区间产流预报误差域。(2)将多目标优化抽样方法应用于洪水预报模型不确定性分析研究。首先介绍多目标 GLUE(Generalized Likehood Uncertainty Estimation)不确定性分析方法、ε-NSGAII抽样方法和不确定性评价方法,重点介绍ε-NSGAII优化抽样方法的非支配排序、精英策略和ε存档策略,可在抽样过程中动态储存和利用当前局部最优解,利用新信息引导搜索空间向期望的区域进行,找到多目标问题的Pareto解集;然后以运用新安江模型为洪水预报模型的清河水库为例,通过与传统抽样方法拉丁超立方体抽样(LHS)的比较,得出结论:基于ε-NSGAII抽样的GLUE不确定性分析方法的多目标表现有明显优于LHS的Pareto解集,抽样效率约为LHS的6倍,参数不确定性和洪水预报过程不确定性表现结果均更好。(3)研究考虑预报误差的防洪预报调度方式。以清河、柴河水库为例,分别考虑预报误差30mm和预报误差为0(预报准确)两种情况,分析两水库采用防洪预报调度方式抬高汛限水位的调洪结果,研究预报误差对单库防洪预报调度方式的影响。从防洪和兴利两方面对防洪预报调度方式和常规调度方式进行比较:考虑预报误差的预报调度方式在保证防洪安全的前提下,明显增加兴利效益,清河水库的汛限水位可从127.00 m抬高到127.60 m,柴河水库的汛限水位可从104.00 m抬高到104.90 m;水库增加兴利效益的同时也提高了防洪效益,清河水库从原汛限水位127.00 m开始起调,采用累积净雨为判别指标的预报调度方式调洪,明显降低了调洪最高水位值,柴河水库亦是如此。本文考虑预报误差的防洪预报调度方式增加了水库的综合效益。(4)建立考虑预报误差的并联水库群防洪预报调度方式优化模型及其求解方法。在研究预报误差对单库防洪预报调度方式影响的基础上,将优化技术与规划防洪预报调度方式相融合,首先给出预报调度规则的一般形式和推求步骤,建立并联水库群优化调度模型,采用优化方法求解各水库的预报调度规则和抬高后的汛限水位；然后以清柴水库群为例,优化制定清河水库和柴河水库满意联合预报调度规则并确定汛限水位动态控制域上限;最后与单库防洪预报调度和常规调度结果比较,清河水库和柴河水库的汛限水位分别可抬高到128.00 m和105.20 m,最大可使汛期增加兴利蓄水0.62亿m3。本文并联水库群防洪预报调度方式优化模型不仅高效快捷,减少工作量,而且制定出的调度规则可操作性强。(5)提出基于贝叶斯定理的汛限水位动态控制域上限风险分析方法,并将洪水预报不确定性分析结果用于水库群防洪风险分析。首先根据清河水库和柴河水库极大熵模型计算出的产流预报误差域,用积分的方法求出各误差区间对应的先验概率,当遭遇净雨预报误差Ai时,通过绘制的水位与频率关系曲线Zs～Ps内插或外延求出调洪最高水位Zst超过对应特征水位Zs的风险P(Z>Zs|A|=Ai);然后利用贝叶斯条件概率公式求出各频率设计洪水发生时遭遇不同预报误差的风险,此方法不仅能得出在不同净雨预报误差范围内,各频率设计洪水调洪最高水位超过对应特征水位的概率,并且可计算出各频率设计洪水发生时遭遇不同净雨预报误差的风险;最后分析清河和柴河水库群下游防洪控制站铁岭的最大组合流量分布和发生的概率,为并联水库群的联合预报调度提供决策支持信息。
参考文献：
[1]. 基于洪水分类的水库汛限水位动态控制域研究及其风险分析[D]. 张艳平. 大连理工大学. 2012
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[3]. 汛限水位动态控制及其风险分析[D]. 陈进佳. 昆明理工大学. 2017
[4]. 雨洪资源与地下水资源联合调控理论及应用研究[D]. 郑德凤. 大连理工大学. 2005
[5]. 基于风险理论的水库汛限水位控制研究[D]. 孙兆峰. 西北农林科技大学. 2017
[6]. 双塔水库汛限水位动态控制可行性研究[D]. 贾海军. 清华大学. 2015
[7]. 夹河子水库洪水资源化调度研究[D]. 吴东峰. 石河子大学. 2008
[8]. 汛限水位控制的极限风险分析[D]. 朱小凯. 大连理工大学. 2002
[9]. 水库汛限水位动态控制研究进展与发展趋势[J]. 丁伟, 周惠成. 中国防汛抗旱. 2018
[10]. 并联水库群防洪预报调度方式及其风险分析研究[D]. 周如瑞. 大连理工大学. 2017