水库汛限水位动态控制方法及风险研究

河海大学硕士学位论文水库汛限水位动态控制方法及风险研究姓名：张晋新申请学位级别：硕士专业：水利水电工程指导教师：陈守伦20080601水库汛限水位动态控制方法及风险研究作者：张晋新学位授予单位：河海大学相似文献(10条)1.学位论文公绪英漳泽水库预报调度防洪能力研究2007本论文研究内容为山西省水利厅的科研项目《漳泽水库地面水资源充分利用的方案研究课题--开展汛限水位动态控制、水库实时调度的研究》的子课题，针对漳泽水库多年来防洪与兴利日益突出的矛盾，基于漳泽水库流域已建成的实时水雨情采集、传输、处理的自动测报系统及已建成的实时调度模型，研究并建立了漳泽水库洪水预报调度模型，分析了漳泽水库的防洪能力，并编制了相应的水库预报调度软件。在预报调度基本思想及理论的基础上，以漳泽水库为研究对象，进行了该水库洪水预报调度及防洪能力理论探讨和实际应用研究。基于前人的研究成果，并根据漳泽水库流域的具体情况，提出并定义了预见期、有效预见期概念，主要内容包括：1．针对漳泽水库上游中型水库串并联的水库群的特点，结合已研究过的调度滞时，分析确定了漳泽水库的预见期及有效预见期。2．在保证水库防洪安全的前提下，建立了水库预报调度模型，并用该模型对漳泽水库进行了模拟调度。3．为验证建立水库预报调度模型的思想的正确性，本文分析比较了预报调度成果与常规调度成果，结果表明了该模型达到了预期的效果。4．考虑漳泽水库的工程实际情况和流域的水文情况，以及在防洪中的具体任务，分析并计算了漳泽水库预报调度的正常防洪能力及最大防洪能力。通过本论文研究，可以印证《漳泽水库汛限水位动态控制研究总报告》中确定的漳泽水库将汛限水位从901.0m提高到902.4m的结论是合理的，从而为漳泽水库防洪汛限水位动态控制提供保障，减少了不必要的弃水，提高洪水资源的利用率。2.学位论文董四辉水库防洪预报调度及灾情评价理论研究与应用2005该文以12个试点水库中典型代表水库群项目的葠窝水库作为工程背景，研究库群中水库的防洪预报调度方式及相应的风险、实时预报调度汛限水位控制方案优选、灾情综合评价。主要研究内容和研究成果：(1)根据葠窝水库所处的太子河流域水文、气象预报水平分析葠窝水库是否具备实施防洪预报调度方式的基本条件。在分析得出对葠窝水库调度起控制作用指标为洪量后，分析了观葠区间及汤河水库的产流预报精度，得出观葠区间和汤河水库产流预报信息在葠窝水库调度中可利用的结论；通过对葠窝水库短期气象预报资料分析，得出葠窝水库无雨和小雨预报信息可利用于水库调度的结论。这两个结论为葠窝水库防洪预报调度方式和风险研究以及汛限水位动态控制研究提供基础资料和依据。(2)针对葠窝水库所处库群的特点，在分析葠窝水库防洪预报调度方式研究需要考虑的区间和洪水组成后，研究了一种适用于库群水库的根据洪水组成信息进行分类调度的防洪预报调度规则。规则中为保证水库下游防洪安全，考虑逐级控制泄量并为预报指标增加一定的安全余地；同时为保证水库及上游防洪安全，增加水库实际入流和水位作为辅助判别指标。在观音阁水库和汤河水库按常规调度方式下，葠窝水库实施防洪预报调度方式，可将汛限水位由86.20m提高到88.90m，在提高水库兴利效益的同时，将水库下游防洪标准由200年一遇提高到300年一遇。分析计算了观音阁水库和葠窝水库补偿调节时，葠窝水库汛限水位最大能抬高到92.10m.(3)研究分析了水库实施防洪预报调度方式相对于常规调度方式对水库及其上、下游的防洪风险。根据王本德教授对汛限水位风险率、大坝安全最大风险率和期望误差风险率的定义，分析计算了预报调度方式下葠窝水库的汛限水位风险、大坝安全最大风险率和期望误差风险率；根据产流预报误差和流域设计洪水总量的分布规律，以二者的联合概率分布计算了产流预报误差对水库下游的风险；由于洪水过程和预报误差的组合关系复杂，着重采用随机模拟方法系统地计算分析了防洪预报调度方式相对于常规调度方式的风险，给出一种处理产流预报误差的方法，并针对葠窝水库缺少多个典型洪水的情况，提出一种以多种洪水组成代替多个历史典型洪水的方法。(4)研究了水库汛期允许的汛限水位动态控制域并建立了一个水库实时调度汛限水位动态控制优选模型。根据预泄能力约束法，留有余地的确定出葠窝水库汛期汛限水位允许动态控制的上限，形成一个以防洪预报调度方式确定的汛限水位为下限，以预泄能力约束法确定的汛限水位为上限的动态控制域。以典型洪水为例，建立了一个实时调度中根据实时信息、预报信息和决策者对效益风险偏好的汛限水位控制方案优选模型。(5)建立了一个基于投影寻踪技术的洪水灾情综合评价模型。投影寻踪是一种直接由样本数据驱动的探索性数据分析方法，具有逼近一般非线性映射和分类的能力，建立了基于投影寻踪的洪水灾情综合评价模型，并将决策者对某个(些)指标的偏好干预加入到模型中，使模型能在考虑决策者偏好的情况下寻求客观权重。着重对模型的目标函数优化问题进行了研究，该文模型目标函数为多峰函数且包含多个约束，传统优化方法和常规遗传算法都难以寻求其全局最优解，通过建立一种基于传统优化方法和常规遗传算法的混合遗传算法，有效地解决了本文模型的优化问题，并为多约束、多峰函数优化问题提供了一种有效算法。最后对全文作了总结，并对有待于进一步研究的问题进行了展望。3.学位论文郑德凤雨洪资源与地下水资源联合调控理论及应用研究2005雨洪资源与地下水资源联合调控是以提高雨洪资源利用，促进雨洪资源与地下水资源的转化效率为出发点，将防洪与补源相结合，寓资源利用于灾害防范之中。其根本目的是要充分利用汛期雨量进行区域水资源的年调节和多年调节，实现水资源的可持续开发利用。主要调控手段包括提高地表洪水资源利用率和促进地表洪水转化为地下水资源两方面。该文从资源水利和可持续发展水利的角度出发，研究水库汛限水位实时动态控制和引洪回灌补源的水库优化调度这两种提高雨洪资源利用率，增加地下水补给量的非工程措施的理论与方法。同时系统研究了利用地下水库调蓄水资源时空分配的理论与方法，其中地下水库调蓄能力综合评价的指标体系与方法研究对优选适宜开发利用的地下水库区和规划地下调蓄远景区具有重要理论指导意义。主要研究内容和成果：(1)在分析我国水资源短缺问题及其对策，归纳总结目前提高雨洪资源利用的工程技术措施和非工程措施的基础上，对水库实施洪水资源化调度的必要性与可行性进行分析，重点研究洪水预报和降雨预报信息应用于水库洪水资源化调度中的可行性。在综合考虑入库洪水、水库安全运行、下泄洪水超下游地区防洪标准、下泄洪水减少导致下游生态环境用水破坏等不确定性因素后，对水库洪水资源化调度的风险因素进行分析，提出水库洪水预报调度方式的风险分析及降雨预报信息应用于水库实时调度中的风险分析方法。并给出考虑洪水预报和降雨预报误差的水库洪水资源化调度风险率的定义与计算方法。(2)基于汛限水位实时动态控制的新理念，提出汛限水位实时动态控制方案的决策方法及其实施步骤。引入洪水与兴利连续长系列调节方法并开发相应的系统软件计算水库的兴利效益，给出汛限水位动态控制风险率和风险损失的定义与计算方法。在此基础上，选取部分兴利效益指标和风险控制指标构建汛限水位实时动态控制决策方案优选的多指标评价体系。最后以大连市碧流河水库为例，采用多目标模糊模式识别理论模型对汛限水位动态控制方案进行优选计算，进而确定水库实时调度过程中汛限水位动态控制的满意决策方案。(3)针对常规的水库洪水优化调度模型在实时调度阶段应用较少的问题，该文从洪水资源化与水资源可持续开发利用的角度，对水库洪水优化调度方法进行改进，结合水库水雨情自动测预报系统，考虑洪水预报和降雨预报信息，在约束条件中加入补源约束，建立水库防洪与补源优化调度的数学模型。将交互式生成技术与动态规划模型相结合来优化控制水库的泄流方案，对水库实施洪水优化调度。将此模型和水库防洪与补源优化调度的风险分析方法应用于大连市碧流河水库的防洪与补源联合优化调度中，对其风险值和补源效益进行了分析与计算。结果表明与常规调度相比，引洪补源优化调度能提高洪水资源利用率，补源效益十分显著，且其风险是可承受的。(4)在研究水库汛限水位实时动态控制决策方案优选模型和防洪补源优化调度模型的基础上，对现行水库洪水调度系统进行功能拓展，增加和改进部分功能模块，建立基于综合信息面向洪水资源化与生态安全的水库实时预报调度系统。其调度规则模块中包含常规调度方式、预报调度方式、补源调度方式和生态需水调度方式等几种模式相应的规则；并与降雨预报系统、洪水预报系统和风险分析系统耦合于一个平台，实现从信息采集、洪水预报、调度方式选择、实时优化调度、汛限水位动态控制、风险分析等各项功能的综合一体化管理。为流域防洪减灾和洪水资源利用提供决策支持工具。(5)在探讨地下水库的概念、调蓄原理、蓄水条件、功能特征及其分类、工程系统组成的基础上，对地下水库的调蓄功能进行研究。首次将地下水库纳入到流域防洪系统中，参照地表水库的调洪参数，定义了地下水库调蓄计算的部分参数，作为衡量地下水库调蓄能力的定量计算指标。在此基础上针对孔隙介质地下水库和岩溶地下水库，分别给出其调蓄库容的计算公式，并将其应用于下辽河平原调蓄库容计算中，结果可作为流域防洪及地表水与地下水联合优化调度的重要参数。(6)地下水库的调蓄能力涉及到库区的水文地质条件、地形地貌条件、自然地理及气候条件、地下水开采与回灌补给条件、经济技术条件等多方面的因素，是一个多层次多指标的复杂体系，利用单个指标很难对其进行精确合理的评价。该文从维护生态平衡与水资源可持续开发利用的角度定义了地下水库的调蓄能力，提出地下水库调蓄能力综合评价的指标体系。在此基础上，以下辽河平原各区地下水库调蓄能力综合评价为例，在指标间相关性分析基础上，引入基于遗传算法的投影寻踪评价模型和多层模糊模式识别交叉迭代模型对多指标体系的地下水库调蓄能力进行综合评价。并将两种评价方法的结果进行对比，提出各评价方法的适用条件。4.期刊论文李景保.巢礼义.杨奇勇.常疆.冯发林.LIJing-bao.CHAOLi-yi.YANGQi-yong.CHANGJiang.FENGFa-lin基于洪水资源化的水库汛限水位调整及其风险管理-自然资源学报2007,22(3)在论述洪水资源化概念和调整水库汛限水位所涉及的影响因素的基础上,构建了汛限水位调整后的风险和效益评价指标体系及其估算方法,以及论述了水库汛限水位调整的风险管理对策.以五强溪大型水库为例,综合评价了在不同汛限水位方案下所带来的风险及效益,并引入优选模糊理论方法来合理调整汛限水位.通过综合分析认为,五强溪水库在主汛期将汛限水位从现行的98.00m提高到100.00m的方案是可行的,它在防洪风险增加不多的情况下,可将有可能被排泄的1.85×108m3洪水转化为有效利用的水资源,显然,将大型水库提高汛限水位超蓄洪水是实现洪水资源化的重要手段,但必须是在加强水库实时调度风险管理的提前下实施.5.学位论文李伟人类活动对洪水预报影响分析及防洪调度研究2009我国不仅洪涝灾害频繁，洪灾损失严重，而且缺水问题突出。充分发挥水利工程特别是水库的作用，在确保防洪安全的前提下，开发利用洪水资源，减害增利，更好地促进入与自然和谐共存，是减少洪涝灾害、缓解水资源危机的重要措施。本文结合国家自然科学基金项目“水库汛限水位动态控制及其风险分析理论与方法研究”、“吉林省丰满水库流域小水库塘坝对水库来水的影响分析研究”课题、“大连市碧流河水库下游河道防洪能力分析研究”课题，重点研究人类活动影响下的水文效应，并将其引入概率洪水预报之中，提高了洪水预报精度；将水库下游河道过流能力变化的特性引入到水库防洪预报调度方式的制定中，使防洪预报调度方式更加贴近于实际：考虑洪灾损失指标，利用可变模糊优选模型分别选出了河道防洪工程措施最优方案和水库汛限水位动态控制最优方案，为河道防洪和水库实时调度提供了决策支持。(1)人类活动对流域水循环影响不断加重，迫切需要量化人类活动对水文预报的影响程度。针对该问题，首先分析了碧流河水库流域和丰满水库流域受人类活动影响的程