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。     

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。     

三峡工程优化调度与洪水资源利用问题的思考

三峡工程主要任务是防洪,针对长江流域洪水特性,通过气象水文预报及水库优化调度,科学利用三峡大坝泄洪设施和电站发电机组过流能力,采取预泄措施,在保障防洪安全前提下,合理有效地利用一部分洪水资源,全面发挥三峡工程综合效益.重点阐述三峡工程防洪调度与洪水资源利用存在的问题,并对防洪与洪水资源利用问题的对策进行初步探讨.     

漳河水库实时防洪调度研究

针对漳河水库的特点,提出了洪水水量调节计算方法;根据水库洪水调度实际,提出了临界调洪方案概念;建立了考虑下游错峰要求的临界调洪方案非线性数学模型及解算方法;以常规调度方案、临界调洪方案及调度方案拟定系统为框架,开发了漳河水库实时防洪调度方案生成系统。     

漳河水库实时防洪调度研究

针对漳河水库的特点,提出了洪水水量调节计算方法;根据水库洪水调度实际,提出了临界调洪方案概念;建立了考虑下游错峰要求的临界调洪方案非线性数学模型及解算方法;以常规调度方案、临界调洪方案及调度方案拟定系统为框架,开发了漳河水库实时防洪调度方案生成系统．     

水库通用简易洪水预报方案及应用研究

水库洪水预报的及时与精度直接影响到防洪调度决策和效益.为解决台州地区目前水库洪水预报方案不足的问题,根据防洪调度决策过程中不同阶段所关注的重点不同,提出将水库洪水预报分为前期洪水预测和实时洪水预报两个阶段,并通过将新安江模型计算加以简化,以适应当前中小型水库技术力量薄弱的现状,提高洪水预报方案的通用性和实用性.实际应用中显示该预报方案简单实用、效果较好.     

青山水库2011年梅雨期洪水调度分析

2011年6月东苕溪流域连续遭遇四次强降雨,青山水库出现严重汛情对本次梅雨期洪水的水雨情、科学调度洪水过程、防洪效益及洪水调度经验进行总结,认为青山水库在东苕溪流域中发挥了拦洪、错峰、削峰的作用．水库的防洪效益得以彰显,对下游西险大塘及杭州市的安全有重要的保障作用．     

水库防洪预报调度中动库容问题研究

分析了水库动库容的计算及水库动库容对防洪预报调度的影响．用数值计算方法推导了时段水位变化ΔＨ的计算公式,提出的公式可初步计算水库动库容对调洪计算结果的影响度．为进一步提高防洪调度决策的正确性,提供了计算依据     

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     

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．     

潘家口水库汛期洪水浮动起调水位调度的可行性分析

分析潘家口水库在不违反原设计洪水的最大下泄流量、最高调洪水位和不加大下游洪灾损失的情况下,初步探讨汛期浮动起调水位可行性,认为只要加强潘家口水库水预报和气象预报工作,充分掌握上游来水规律,科学调度,潘家口水库汛期浮动起调水位调度是有可能的。     

洪灾综合风险结构与综合评价方法(Ⅰ)宏观方面

从洪灾形成的成灾模式入手,探讨了洪灾综合风险的宏观结构特征.从洪水灾害风险形成机制的角度出发,应用灾害学的研究理论探讨洪水灾害的风险性,建立由致灾因子的危险性、孕灾环境的脆弱绝对性、承灾体易损相对性及用于洪灾风险宏观评价的灾情损失评估所组成的洪灾综合风险分析的宏观结构,并给出了相应量化的分析概念模型.     

洪灾综合风险结构与综合评价方法(Ⅱ)——微观结构

从模型分析的角度,分析了由洪水风险、防洪工程风险、防洪投资风险、洪泛区风险、洪水生态环境风险和防洪决策风险6个方面所组成的洪灾综合风险特征,构建以洪水为中心的洪灾风险链的微观结构.应用概率论方法,给出了相应的量化概念模型,并提出了具体的研究路线.最后,对洪灾综合风险的结构进行了系统分析,为深入探讨洪灾综合风险分析与管理的具体方法、模型及防洪对策提供了总体研究框架与思路.     

涉水工程洪水风险基本概念的探讨

洪水风险是水文学中一个非常重要的研究课题。本文论述了洪水风险的确切含义,指出现存的两种洪水风险理念：次风险和年风险,前者认为年内最大和次大等洪水引起的风险都应在工程设计中考虑;后者认为只有年内最大洪水引起的风险在设计中才能考虑。提出了以频率表征洪水风险度的思路,与次风险度对应的称作次频率,与年风险度对应的称为年频率。阐明了基于年风险度和次风险度为基础的防洪标准是不同的。探讨了以年最大洪水信息为基础的年风险度和以年内最大及次大洪水信息为基础的年风险度的差异,研究表明前者符合现行防洪标准要求,后者不完全符合防洪标准要求。     

平原地区洪水资源利用系统研究

面对严重的水资源短缺问题,许多平原地区只有利用丰水期的河流洪水才能缓解缺水状况,然而由于洪水灾害属性的存在,如何降低甚至避免洪水灾害风险便成为现阶段洪水资源利用过程中的一项重要内容.从水资源开发与风险事件发生的一般过程:洪水资源开发的规划、事前预案及实时操控3个阶段出发,基于平原地区洪水资源利用的方式与特点,对其洪水资源利用的风险因子进行了识别,建立了洪水资源利用风险评价指标体系,并提出了"长期规划回避、事前预案降低、实施过程控制"的河流洪水资源利用风险控制策略.     

温州泽雅水库洪水预报单位线的推求

洪水预报是确保水库防洪功能有效发挥的关键,根据泽雅实测水文资料,采用原型单位线进行洪水预报进行推求.在历史资料不全与上游没有流量实测站的前提下,确保温州城区正常的供水及减少水库下游水患灾害,有计划地开展水库调度工作.为今后的防洪调度做好预报提供依据,充分发挥水库应有的效益.     

堤防设计洪水风险分析

研究了堤防的设计洪水风险，提出堤防洪水风险率分别列及其数字特征，比较完整地描述了堤防设计洪水风险的基本特征。了解这些特征，不仅有助于堤防的设计与运用，而且有益于从理性认识上增强水患意识。     

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。     

基于实测洪水分析的河道截流流量风险估计方法

水电工程施工截流风险与截流标准拟定关系密切,在分析截流施工特点的基础上,根据截流施工的短期性、时机灵活性等工程特点,建立截流流量风险模型;根据近年截流时段的洪水资料分析截流洪水不确定性特征,应用一阶自回归模型模拟截流时段洪水,建立截流施工洪水过程模型;在截流施工工期不确定性分析的基础上,建立截流工期风险模型.应用蒙特卡罗方法耦合截流流量风险模型、截流工期风险模型和截流施工洪水过程模型,建立基于实测洪水分析的河道截流风险估计模型,分析截流流量与截流风险的关系.为河道截流施工流量风险估计和设计标准选择提供理论参考.