三峡水库实时调度水文气象预报应用风险及控制

为量化水文气象预报误差对水库实时预报调度的影响,以三峡水库为例,基于其历年水文气象预报信息的误差分析成果,假定入库过程,并叠加对应不同概率的预报误差,以此作为水库调洪演算模型的输入。分析了不同预见期、不同保证率水文气象误差条件下,不超过风险控制点的库水位指标,提出了三峡水库实时预报调度风险控制策略,可为水库科学调度提供参考。     

大渡河梯级水库群联合优化调度函数研究

采用＂优化-拟合-再优化-随机仿真＂技术框架研究梯级水库群联合优化调度函数：首先建立梯级水库群优化调度模型,通过改进的动态规划方法得到最优样本;然后对最优样本进行回归分析得到联合调度函数;并基于模拟调度结果采用非线性规划法直接修正调度函数;最后通过水文随机模拟技术生成径流系列,进一步检验、评价所得调度函数的效率。以长江上游大渡河梯级水库长期优化调度为对象进行实例研究,计算结果表明：对于1959-2000年实测径流系列,梯级水库群联合优化调度函数较常规调度年均发电量增幅达1.66%;对于Copula随机模型生成的水文径流系列,年均发电量提高了1.42%,经济效益显著。     

大规模混联水库群长期优化调度

混联水库群长期优化调度问题是一个典型的高度非线性、多维、多时段的优化问题。针对问题特点,应用水力关联矩阵描述混联水库群之间的水力联系,进而应用逐次优化算法（POA）和动态规划逐次渐近（DPSA）算法对该问题在时间和空间上进行降维。以金沙江、雅砻江和大渡河干流10座具有季调节能力以上调节性能的混联水库群作为研究对象,分别采用DPSA和POA-DPSA两种算法对问题进行求解,并初步分析了联合调度对径流的影响。优化结果相对于设计值都有一定程度的提高,且寻优速度较快。     

一种基于马氏距离识别法的流域临界雨量拟定方法应用探讨

从水文学和统计学角度出发,通过分析流域前期雨量指数(下垫面条件)及相应某一时段最大平均雨量之间的关系,构建了一种马氏距离(Mahalanobis)判别模型,用于解决中小河流山洪预警临界雨量指标拟定关键技术问题。利用该方法,对鄱阳湖水系的潦河流域进行了应用试验,选取该流域近年来发生的29次洪水样本,拟定时间尺度为6 h的临界雨量线性判别模型。模型检验结果显示,率定期合格率约为85%,误判率较低;检验期模拟预测的合格率约为78%,模型预测效果较好,证明了该方法用于中小河流山洪预警临界雨量拟定的可行性。该方法简单、易行、实用性强,对开展山洪预警具有一定应用参考价值。     

长江流域历史典型洪水研究

流域历史洪水资料蕴含着大量洪水特征信息,能够为设计洪水、洪水预报、实时调度等工作提供参考。通过收集整理长江流域历史典型洪水基础资料,研究了历史典型洪水重构方法,以长江流域现状工程体系为背景,对三峡水库建成前后长江流域12个历史典型年(1870,1931,1954,1966,1981,1982,1998,2010,2012,2016,2017,2020年)洪水进行全方位重构,形成了现状工程条件下的长江流域历史典型洪水库。依据《全国流域性洪水划分规定(试行)》对长江流域历史典型洪水类型进行辨识,分析归纳了历史典型洪水组成特征：1870,1931,1954,1998,2020年为典型的流域性洪水年,其主要特征是上游代表站洪峰流量大,中下游代表站最大30 d洪量重现期均在10 a以上,高水位历时长;其余典型历史洪水年为区域性洪水年,其共同特征是中下游代表站最大30 d洪量重现期不超10 a,水位超警历时短,一般不超40 d。通过上述研究,深化了对长江流域历史典型洪水特征规律的认识,为进一步开展洪水模拟调度推演、水工程联合调度研究奠定了基础。     

大规模混联水库群长期优化调度

混联水库群长期优化调度问题是一个典型的高度非线性、多维、多时段的优化问题.针对问题特点,应用水力关联矩阵描述混联水库群之间的水力联系,进而应用逐次优化算法(POA)和动态规划逐次渐近(DPSA)算法对该问题在时间和空间上进行降维.以金沙江、雅砻江和大渡河干流10座具有季调节能力以上调节性能的混联水库群作为研究对象,分别采用DPSA和POA-DPSA两种算法对问题进行求解,并初步分析了联合调度对径流的影响.优化结果相对于设计值都有一定程度的提高,且寻优速度较快.     

干旱致灾临界状态辨识方法

由旱至灾的过程存在一个临界态, 为辨识干旱致灾临界态, 提出了一种基于主成分分析和支持向量机的干旱 致灾临界态的辨识方法。通过主成分分析对反映干旱持续时间、严重程度和极值特征的多个指标进行降维处理, 剔除指标间相关性引起的冗余信息, 再进一步结合当地的历史旱灾记录, 基于支持向量机的分类原理寻求最优分类平面, 对潜在的干旱样本是否致灾进行分类, 由此确定的分类平面就是干旱致灾临界面。该临界面可以直观地揭示干旱的发展过程及趋势, 便于在干旱预警中推广应用。以汉江石泉以上流域为例, 按照一定原则共选取 107 个潜在干旱样本, 并结合历史旱灾记录, 采用上述方法对潜在干旱样本中的致灾样本进行了辨识, 率定期和验证期的准确率分别达到 88.6% 和 78.6% , 识别精度较高。     

三峡水库水文气象预报不确定性及误差分布分析

准确、及时的水文气象预报信息是水库实时预报调度的基础和技术支撑。基于长江水利委员会水文局发布的三峡水库历年短中期入库流量预报成果,综合评定了预报精度和水平,分析了降雨量级、落区及入库流量级别等因素对预报误差的影响,比较了正态分布和非参数估计两种方法用于估计预报相对误差概率密度函数的效果。结果显示,采用非参数估计推求的概率密度函数与样本拟合程度高,可应用于三峡水库水文气象预报定量风险管理。     

不同土壤含水量的动态临界雨量拟定方法研究

由于资料缺乏和对临界雨量分析不足等问题,部分山洪防治地区山洪预警效果不佳。基于流域降雨径流关系,结合流域土壤含水量和前期实测降雨量,计算了河道洪峰流量达到安全泄量所需的下一时段降雨量（临界雨量）;并以最小二乘法准则拟合前期实测降雨与临界雨量之间的函数关系,建立了不同土壤含水量等级下的动态临界雨量计算函数。依据试验流域隽水1964～2014年共38场具有代表性的典型洪水过程资料,对所建立的动态临界雨量计算函数进行检验,并开展山洪预警试验,合格率达到94.7%。表明该方法用于山洪预警在技术上是可行的。