水庫防洪分類預(yù)報調(diào)度方式研究及風(fēng)險分析.pdf

1、我國的地理位置及水資源的特點，決定了我國洪澇災(zāi)害頻發(fā)，干旱缺水嚴(yán)重，水資源矛盾突出。隨著人口的不斷增加及社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，水資源供需矛盾將更加尖銳，水資源問題將成為 21 世紀(jì)制約我國經(jīng)濟、社會發(fā)展的主要核心問題。為緩解區(qū)域水資源矛盾，減少洪澇災(zāi)害損失，將洪水轉(zhuǎn)化為可供利用的水資源將是一個重要的治水舉措。水庫防洪調(diào)度作為水庫控制運用的重要非工程措施之一，在保證防洪安全，增加洪水資源可利用量，充分發(fā)揮水庫防洪興利綜合效益等方面發(fā)揮了重要

2、的作用。因此，研究合理的水庫防洪調(diào)度理論，在徑流過程調(diào)節(jié)中充分利用洪水資源，將具有重要的現(xiàn)實意義。 水庫防洪調(diào)度理論依據(jù)研究階段和目的不同，可分為水庫防洪調(diào)度設(shè)計和水庫防洪實時調(diào)度兩部分。水庫防洪實時調(diào)度是運用水庫的調(diào)蓄能力，利用一切有用的信息和先進(jìn)的計算機技術(shù)、衛(wèi)星、遙感、遙測通信設(shè)備，依據(jù)設(shè)計的調(diào)度方式及其規(guī)則和防洪參數(shù)，科學(xué)合理的調(diào)節(jié)洪水，在保障水庫及其下游防洪安全的前提下充分發(fā)揮蓄洪興利作用?？梢?，防洪調(diào)度設(shè)計為水庫防洪

3、實時調(diào)度提供基礎(chǔ)、約束與依據(jù)，而防洪實時調(diào)度是防洪調(diào)度設(shè)計的實施、修正與完善。因此，防洪實時調(diào)度所依據(jù)的調(diào)度方式是否科學(xué)合理與可操作，調(diào)度規(guī)則與可利用的信息是否協(xié)調(diào)、匹配是水庫防洪實時調(diào)度的關(guān)鍵問題。 目前，水庫實時調(diào)度中所依據(jù)的常規(guī)調(diào)度方式及預(yù)報調(diào)度方式，沒有考慮天氣系統(tǒng)信息，只給出適應(yīng)一種典型洪水的一套調(diào)度規(guī)則調(diào)節(jié)洪水，與可利用的信息不協(xié)調(diào)且調(diào)度規(guī)則的適應(yīng)性與可操作性差。因此，充分利用氣象信息，一制定多套調(diào)度規(guī)則是水庫防洪調(diào)

4、度理論發(fā)展的必然趨勢。 水庫防洪分類預(yù)報調(diào)度方式及其規(guī)則設(shè)計屬于水庫防洪調(diào)度規(guī)劃設(shè)計范疇。通過分析流域歷史天氣系統(tǒng)類型與暴雨洪水過程特點，將洪水過程分類，制定應(yīng)對各類型天氣系統(tǒng)暴雨洪水的調(diào)度規(guī)則，從而達(dá)到既滿足防洪要求，又能充分利用洪水資源的目的。為此，本文在原有水庫防洪調(diào)度方式研究理論及方法基礎(chǔ)上，研究了基于天氣系統(tǒng)信息分類的水庫防洪分類預(yù)報調(diào)度方式。主要研究內(nèi)容和成果如下： (1) 洪水分類原理及方法研究。洪水分類是

5、水庫防洪分類預(yù)報調(diào)度方式設(shè)計的基礎(chǔ)。本文在介紹分類理論的發(fā)展及分類方法研究基礎(chǔ)上，將分類理論引用到洪水分類研究中，給出洪水分類的原理及分類方法，總結(jié)洪水分類研究體系。依據(jù)洪水分類體系確定本文研究內(nèi)容，為水庫防洪分類預(yù)報調(diào)度方式設(shè)計提供理論基礎(chǔ)。 (2) 設(shè)計與實施分類預(yù)報調(diào)度方式可行性分析。天氣系統(tǒng)識別及洪水預(yù)報信息的精度是設(shè)計與實施水庫防洪分類預(yù)報調(diào)度方式的關(guān)鍵。為此，本文對天氣系統(tǒng)識別的有效性及可利用性進(jìn)行了分析，并結(jié)合實例

6、分析了洪水預(yù)報誤差對調(diào)度規(guī)則制定的影響。通過結(jié)果分析，總結(jié)出洪水預(yù)報信息可利用性準(zhǔn)則。在設(shè)計與實施水庫防洪預(yù)報調(diào)度方式基本條件基礎(chǔ)上，總結(jié)出水庫設(shè)計與實施防洪分類預(yù)報調(diào)度方式的基本條件。 (3) 不同資料輸入狀態(tài)下洪水預(yù)報方法研究。實施水庫防洪分類預(yù)報調(diào)度方式，要求洪水預(yù)報模型或方法能夠在不同資料輸入狀態(tài)下提供洪水預(yù)報信息。而以往利用洪水預(yù)報信息時，是在假設(shè)遙測系統(tǒng)能夠獲得全部雨量信息的前提下進(jìn)行的，忽略了輸入信息收集的不完備程

7、度。因此，本文從洪水預(yù)報輸入信息獲得的不完備程度出發(fā)，給出了不同資料輸入狀態(tài)下的洪水預(yù)報方法。針對最惡劣狀況，即遙測系統(tǒng)全部出錯，流域內(nèi)只有壩前水位、流量信息可得時，本文提出了改進(jìn)的相應(yīng)漲差模型流量預(yù)報方法及流量預(yù)報修正公式。文中以大伙房水庫為例說明洪水預(yù)報方法的預(yù)報精度及在水庫實施防洪分類預(yù)報調(diào)度方式中應(yīng)用的可行性。 (4) 基于影響暴雨天氣系統(tǒng)信息的洪水分類方法研究。根據(jù)特定流域內(nèi)產(chǎn)生暴雨的天氣系統(tǒng)具有相對穩(wěn)定的規(guī)律及其形成

8、的暴雨洪水具有確定性關(guān)系的特點，研究基于影響暴雨天氣系統(tǒng)信息的洪水分類方法。結(jié)合大伙房水庫、碧流河水庫實例，分析洪水分類的過程及方法，并驗證洪水分類結(jié)果的合理性。 (5) 水庫防洪分類預(yù)報調(diào)度方式及其規(guī)則設(shè)計。在分析水庫設(shè)計與實施防洪分類預(yù)報調(diào)度方式必要性的基礎(chǔ)上，基于水庫防洪分類預(yù)報調(diào)度方式設(shè)計的基本理念及假定，給出設(shè)計水庫防洪分類預(yù)報調(diào)度方式的步驟和方法。以大伙房水庫、碧流河水庫為例，制定其分類預(yù)報調(diào)度規(guī)則，計算在滿足水庫防

9、洪要求前提下，水庫可能抬高的最高汛限水位。 (6) 水庫防洪分類預(yù)報調(diào)度方式設(shè)計的風(fēng)險分析。風(fēng)險分析是水庫防洪分類預(yù)報調(diào)度方式設(shè)計與實施的關(guān)鍵。在傳統(tǒng)水庫調(diào)度風(fēng)險分析方法基礎(chǔ)上，本文首先提出基于三角模糊數(shù)的洪水預(yù)報及水庫調(diào)度模糊綜合風(fēng)險分析方法，然后基于不同類型典型洪水過程選擇是分類預(yù)報調(diào)度方式相對預(yù)報調(diào)度方式增加的風(fēng)險因素，在水庫防洪預(yù)報調(diào)度方式風(fēng)險分析研究基礎(chǔ)上，分析不同類型典型洪水過程選擇的代表性問題，結(jié)合實例分析設(shè)計與實