洪水资源利用风险效益量化研究

结合洪水资源利用的风险因素,对水库汛限水位调整后的洪水资源利用风险效益进行量化研究。汛限水位是涉及水库防洪风险和兴利效益的关键水位。汛限水位调整后,可得到每个汛限水位对应的风险率,并将水库因水位调整而产生的增蓄水量按比例分配,综合考虑工业、农业、生活、生态4个方面的风险效益,采用C-D生产函数、分摊系数法、能值水价法和能值理论,分别对这4种效益进行量化。以连云港市石梁河水库为例,计算了各汛限水位对应的风险率和效益值,并根据汛限水位、风险率、风险效益之间的关系,在考虑风险最小且效益最大的前提下,得到石梁河水库汛限水位合理的控制范围为23.9~24.9 m。     

考虑入库洪水不确定性的三峡水库汛限水位动态控制域研究

汛限水位动态控制域是水库实施汛限水位动态控制的基础与关键.考虑影响防洪调度风险的最重要风险源,即入库洪水预报误差及洪水过程线形状的不确定性,提出风险约束条件及其量化分析方法.将入库洪水不确定性、风险分析与汛限水位动态控制域的确定过程有机结合起来,利用预泄能力约束法和Monte-Carlo模拟方法推求三峡水库汛限水位动态控制域.在不增加防洪风险的前提下,三峡水库实施汛限水位动态控制可有效地提高中小洪水资源的利用效率,利用1～3 d的洪水预报信息,三峡水库汛期可增发电量6.99×108～14.45×108kW·h.研究方法对其他水库实施汛限水位动态控制也有借鉴意义.     

考虑梯级水库库容补偿和设计洪水不确定性的汛限水位动态控制域研究

汛限水位动态控制本质上是风险调度的范畴,其最主要的风险源来自于入库洪水的不确定性。不仅包括由于预报误差带来的实时调度风险,还包括由于设计阶段对于设计洪水不确定性考虑不周而存在的潜在防洪风险。本文针对梯级水库,提出了一种考虑库容补偿和设计洪水不确性的汛限水位动态控制域求解新方法。通过分析梯级水库库容补偿调度原理,定义了水库极限汛限水位上限值,并给出了考虑设计洪水不确定性的防洪风险定量表达式。以Copula函数为工具建立上游和区间天然来水的联合概率密度函数,求出下游遭遇某一设计洪水时,上游可能出现的洪水范围,从而得到考虑梯级水库调蓄作用的不确定性设计洪水。通过反复迭代计算最终得到兼顾防洪风险与兴利效益的汛限水位动态控制域。将该方法运用在考虑潘口库容补偿作用的黄龙滩汛限水位动态控制域计算中,并与同频率法和典型年法比较,得到以下结论：1）所提方法能通过挖掘历史洪水信息,为模拟梯级水库设计洪水不确定性提供参考信息;2）相对于同频率法和典型年法,所提方法推求的汛限水位动态控制域更加的安全;3）黄龙滩水库汛期运行水位可以从[240,247]m变为[240,248.21]m。可使汛期来水较多的2000年和来水较少的1994年分别增加发电量0.13和0.11×10⁸ kW·h。所提方法能充分考虑梯级水库库容补偿和设计洪水的不确定性,能得到不增加防洪风险的水库汛限水位动态控制域。     

大坝防洪安全的风险分析

综合考虑水文、水力不确定性因素及调洪起始水位、调洪规则可选择性等对大坝防洪安全的影响 ,采用随机模拟方法计算大坝防洪安全综合风险率。应用一阶季节性自回归模型对入库洪水进行模拟 ,应用三角分布和正态分布描述水力不确定性对泄洪能力的影响 ,给定调洪起始水位和调洪规则 ,经过水库调洪演算 ,得到水库最高调洪水位随机分布和洪水漫顶风险率。实例结果表明 :水文因素是水库防洪风险的主要影响因素 ,水力因素、调洪规则、起调水位对水库泄洪风险有一定作用     

水库分期汛限水位动态控制研究

给出了分期设计暴雨、分期汛限水位和汛限水位动态控制的概念和确定方法 ,利用多变量AR(1 )模型随机展延理论 ,以门楼水库为例 ,展延了分期降水量序列 ,确定了各分期发生设计暴雨的频率及其组合频率 ,进而对汛限水位动态控制方法进行了说明 .     

基于预报调度下的汛限水位随机分析与风险评估

对防洪调度过程各主要相关参数进行了随机误差识别,结合洪水预报对起始水位、入库洪水、泄流等主要参数的随机性进行分析,应用一次二阶矩法和相应的理论分布函数描述事件的随机分布,对应某一汛限水位的调洪过程不再是一确定过程,而是具有随机分布特性,反映了实际防洪调度中各随机因素的影响作用.并对汛限水位进行了风险评估,主要分析了相应调洪最高库水位的超标风险率,建立风险评价标准.在满足防洪安全的前提下合理地调整汛限水位,以充分利用洪水资源.     

水库分期汛限水位动态控制研究

给出了分期设计暴雨、分期汛限水位和汛限水位动态控制的概念和确定方法，利用多变量AR(1)模型随机展延理论．以门楼水库为例，展延了分期降水量序列，确定了各分期发生设计暴雨的频率及其组合频率，进而对汛限水位动态控制方法进行了说明．     

大坝防洪安全风险率的计算方法

综述国内有关防洪安全风险率计算的代表性模型.归纳了3种不同途径的风险率计算方案:第一种为实测坝前年最高水位序列的频率分析法,第二种基于已有的设计洪水成果,第三种基于洪水随机模拟模型生成的大样本序列.三种风险率计算方案都是以不同的方式对坝前年最高水位进行外延,核心内容都是推求坝前年最高水位的分布.以某水库为例采用这三种方案进行了应用研究,研究结果表明采用多种方案来估算防洪安全风险率是合适的.     

基于Rackwitz-Fiessler方法的土石坝漫顶风险数学模型

为更加准确预估土石坝漫顶风险率,在全面考虑洪峰流量、风浪壅高和波浪爬高各不确定性因素的基础上,提出了基于Rackwitz-Fiessler方法的漫顶风险模型算法.通过对土石坝漫顶风险基本定义的转化,引入调洪系数ρ和基于水位流量过程关系提出基于流量关系式的漫顶风险数学模型;在已知不确定性因素的函数分布基础上,采用Rackwitz-Fiessler方法迭代求解土石坝漫顶风险率.实例结果分析表明,该漫顶风险计算模型能较好地反映土石坝漫顶特性,模型方程相比单一考虑洪峰流量不确定性或风浪壅高及波浪爬高不确定性的方法更贴近实际且验证性好.     

水库防洪错峰调度风险分析方法及应用

水库防洪错峰调度是一种利用下游区间洪水预报信息的防洪预报调度方式,能有效减小水库防洪库容,提高洪水资源利用率,但受区间洪水预报、水库下泄洪水传播时间、调度滞时等不确定因素的影响,水库下游防洪风险的可能性将增加。综合考虑多个不确定因子,采用蒙特卡洛法、风险标准法等,提出了基于错峰调度规则的拟定、风险的定义、风险因子的识别与量化、风险率计算、方案决策过程的水库防洪错峰调度风险分析的流程与方法,并将上述方法应用于海河流域的密云水库。研究结果表明:通过采用提出的防洪错峰调度方案,密云水库能抬高汛限水位2.0 m,减小防洪库容3.09亿m3;而承担的水库防洪错峰调度风险率仅为11%;延长错峰时间能显著降低防洪错峰调度的风险。     

红枫水库前期防洪限制水位论证研究

根据红枫水库的具体情况,依据1994年国家颁布的《防洪标准》(GB50201-94)和2000年中华人民共和国水利部颁布的《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000),基于现有的工程条件和技术资料,从设计洪水推求、水库自身防洪调度和安全运行、蓄满率变化、电站发电效益分析等方面,科学合理地分析论证红枫水库汛期前期(5~7月)限制水位抬高的可行性和必要性。研究结果表明:按照水库的现行调洪原则,库水位从1236.8m起调,其相应调洪成果满足要求,且有一定的安全余度。从发电效益来看,最大年均增发电量为0.044亿kW.h,提高幅度为6.8%左右,其经济效益显著。     

水库汛限水位调整风险评估系统设计与开发

采用风险率增量法、可能最大风险率方法两种汛限水位调整风险评估计算模型,利用Java语言、JSP、Flex技术、Hibernate数据库访问技术、SSH系统架构、ExtJs等目前较为先进的计算机技术设计并开发了标准、通用的水库汛限水位调整风险评估系统.主要介绍了系统的体系结构、功能模块和关键技术.     

设计洪水不确定性下的水库防洪风险调度

水库防洪调度中,设计洪水的推求对于水库防洪安全至关重要,而在其实际的推求过程中存在着诸多不确定性因素影响。本文针对设计洪水洪峰、洪量以及洪水过程线多重不确定性,提出了一种水库防洪风险调度模型并进行求解,探求设计洪水不确定性下的水库防洪调度过程。应用Copula函数建立洪峰与最大三日洪量的联合分布模型,采用蒙特卡洛重抽样方法,获取一系列峰量联合设计值;针对传统设计洪水过程线选择的单一性问题,对水库实测洪水过程进行了分类,并对不同类型的洪水过程线进行随机模拟,生成多维不确定性下的设计洪水过程;引入经济学指标条件风险值CVaR(Conditional Value at Risk)来衡量水库防洪调度过程中超过调洪最高洪水位的风险,建立了考虑CVaR的水库防洪调度模型,通过不同的风险系数取值获得不同的水库防洪调度过程。以安康水库洪水过程为例,二次重现期标准下百年一遇设计洪水联合设计值存在着较大的不确定性;采用K-means聚类法把洪水过程分成了三类,并应用蒙特卡洛法对不同类型洪水过程进行随机模拟,获取了考虑不确定性的大量水库设计洪水过程,推求了安康水库不同风险系数下水库防洪调度规则。本文所建立的考虑设计洪水不确定性的水库防洪风险调度模型可为不确定性条件下水库调度规则的制定提供指导。     

岸堤水库动态汛限水位分析

综合分析了岸堤水库不同频率的设计暴雨过程线,根据设计暴雨与汛限水位的关系,推求出了水库汛期防洪限制水位过程线,并在此基础上,说明了动态汛限水位过程线的分析计算方法．     

水库防洪全面风险率模型研究

较全面地分析了水库防洪风险计算中存在的各种不确定性量，探讨了这些不确定性量的分布及其参数的确定方法，着重研究了水力风险计算问题；并针对一个实际水库，考虑防洪库容的滞洪削峰作用，初步研究了水库防洪全面风险率模型应用问题．     

长潭水库防洪风险分析与决策

长潭水库流域在台汛期频遭台风或热带风暴影响,带来强降雨,形成较大的洪水。即便除险加固工程结束,水库所面临的防洪压力也非常大,并且矛盾主要集中在次洪调度决策过程中。从洪水资源化的角度出发,长潭水库的次洪调度方案应进行风险识别、评估、评价分析,然后根据防洪损益值及风险度进行洪水调度决策。     

基于两阶段风险分析的水库群汛期运行水位动态控制模型

水库(群)实时调度能结合有效的水文预报信息对水库在实时运行层面权衡防洪与兴利效益具有指导意义。然而,水文预报信息的利用面临着不可规避的不确定性问题,故水库(群)实时调度运行需要考虑风险控制方法的研究。针对耦合水文预报的水库群汛期运行水位动态控制问题,提出了可考虑各水库不同预见期长度、不同预报精度的两阶段风险率计算方法,并将其应用于构建水库群汛期运行水位动态控制模型。首先,两阶段风险率思想是将未来调度时段按预见期节点分为预见期以内和预见期以外两个阶段,预见期以内考虑径流预报不确定性带来的风险,采用集合预报思想统计多组预报径流情景在预见期以内的失事概率,预见期以外考虑因预见期末水位过高难于应对后续洪水的潜在风险,根据历史设计洪水的调洪演算试算风险率。其次,基于所提出的两阶段风险率方法构建以发电量最大为目标函数的水库群汛期运行水位动态控制模型。研究结果表明：提出的两阶段风险率计算方法可兼顾考虑实时调度阶段由径流不确定性引起的预见期以内、预见期以外的潜在风险;基于两阶段风险分析构建的水库群优化调度模型,可求解得出的水库群系统库容动态最优决策过程,且该优化调度模型可在不增加汛期防洪风险的基础上提高水库群系统的发电效益,即2010年汉江流域五库系统在夏汛期可提高总发电量2.30亿kWh。     

浮石水电站汛期运行水位的研究

本文通过对汛期运行水位的主要控制因素进行分析及对几个可能的汛期运行水位进行计算，论证了浮石水电站汛期运行水位从１１１．００ｍ提高到１１２．００ｍ的必要性及可行性。     

水库汛期的模糊性分析

对水库汛期建立模糊集合,应用模糊集合的理论对水库汛期分期进行研究,以此掌握水库汛期演变过程和汛期隶属度,得出模糊集合理论能很好地描述水库汛期变化规律的结论。