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。     

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.     

考虑流域湿度的非线性扰动模型及其在流域洪水预报的应用

本文探讨了降雨～径流过程的非线性问题。为了改善洪水预报精度,提出了一种考虑流域湿度的非线性扰动模型。它是一种水文系统方法,不仅可以考虑流域的水文季节信息,而且描述了整体非线性的产流和汇流。运用中国和美国等国家十个典型流域资料进行逐日降雨径流预报检验,说明本文提出的非线性扰动模型方法明显优于现行的各种线性系统方法。     

时变增益水文模型的改进及实时预报应用研究

考虑到流域降雨时、空变化和流域地形、河道特征对流域产汇流的非线性影响，通过改进时变增益水文模型（TVGM），建立了流域非线性产流、汇流模型以及流域洪水实时预报校正方法，将研制的模型以及流域洪水实时预报校正方法，将研制的模型应用于洋河水库流域洪水预报，取得较为满意的效果。     

水文时间序列与水库优化调度的模拟研究

以某水库水资源系统为例，建立了同时产生径流与降雨系列的多站互相关随机模拟模型，并与二维离散差分动态规划模型（ＤＤＤＰ）相结合，构成了串联水库随机优化调度模拟模型．所建模型方法简单实用，仿真性好，输出信息量大，可操作性强．在确定性规划中同时考虑了水文现象的随机特性．     

决策树技术在水库兴利调度中的应用研究

利用数据挖掘中的决策树技术,对多年水库实际水文数据和调度数据进行分析和挖掘,从中得到基于多年实际径流资料和水库水位资料的调度决策树模型.模型特点:1)在海量历史水库调度数据中挖掘调度规则,从实践中得到的经验规则往往更具有实用性.2)将入流类别作为判断条件在调度规则中使用,将预报入流类别结合时间、水位生成调度规则更具有合理性.通过实例分析,比较调度决策树模型与常规水库调度图模型的结构特点和调度结果,尝试得到合理的水库兴利调度规则.     

水文时间序列与水库优化调度的模拟研究

以某水库水资源系统为例，建立了同时产生径流与降雨系列的多站互相关随机模拟模型，并与二维离散差分动态规划模型（ＤＤＤＰ）相结合，构成了串联水库随机优化调度模拟模型，所建模型方法简单实用，仿真性好，输出信息量大，可操作性强，在确定性规划中同时考虑了水文现象的随机特性。     

考虑蓄满产流机制的流域分布式产汇流模型

洪水预报通常基于降雨径流模拟进行。以山坡水文学理论的蓄满产流机制为出发点,展开了对山区流域降雨径流模拟的研究,以此建立分布式三水源产汇流模型。首先,对研究流域进行离散化,以数字高程数据为基础提取流域的地形数字特征,使离散化坡面单元的数据同时完成自动匹配,实现参数的空间离散化,为模型的应用提供参数支撑。其次,采用水流连续方程和达西公式计算单元坡面内的产流量;以圣维南方程组简化的运动波方程为控制方程,推导出坡面流近似的偏微分方程,利用特征线法对每一单元坡面进行汇流计算。所建分布式水文模型可模拟从非饱和壤中流漫溢到坡面单元上形成饱和坡面流的暴雨径流过程。同时借由马斯京根-康吉法衔接了坡面离散单元水文子过程与主河道的汇合。最后选取美国古德温河流域典型的降雨过程进行次洪过程模拟,采用确定性系数、相关系数来评定模拟精度,结果表明其模拟精度达到了径流过程模拟和作业预报的精度要求。总体来说,所建分布式产汇流模型不但适用于单一坡面的径流分析,且能够应用于一般流域以进行降雨径流过程的模拟,在一定程度上可为防洪调度提供参考依据。     

短期降雨预报精度的模糊风险评价方法研究

为更好地提高洪水资源利用率,探讨利用短期降雨预报信息来指导水库的实时调度,在总结常规的短期降雨预报精度分析方法存在问题的基础上,引入可能性-概率风险的方法进行短期降雨预报精度分析,以白龟山水库的短期降雨预报精度分析为例说明该方法的具体应用.可能性-概率风险概念简单,数学逻辑清晰,计算简便,特别适合于因历史数据少而形成的小样本问题.     

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。