水库洪水资源化调度初探

洪水资源化具有鲜明的时代特征,其利用矛盾的对立统一性原理,可有效地实现由控制洪水向洪水管理的转变.水库具有洪水资源化能力,优化水库防洪参数和规则,进行水库洪水资源化调度是一种直接、经济的非工程措施,可高效地利用雨洪资源、变汛期水为非汛期水.本文提出,水库洪水资源化调度的主要内容包括汛限水位设计和汛末蓄水研究,其中汛限水位研究包括分期汛限水位和汛限水位动态控制方法,汛末蓄水研究包括蓄水时间选定和相应的蓄水方式,并指出水库洪水资源化调度中尚存在设计洪水的不确定性、设计洪水过程线的频率意义不明晰、设计洪水与设计暴雨的频率不一致、气候变化和人类活动影响条件下的水文频率分析、分期设计洪水与年设计洪水关系、分期防洪标准的确定、预报误差规律分析以及动态控制的安全性、水库洪水资源化调度的管理机制等理论问题,并指出了研究方向.     

分期设计洪水及其计算研究

年最大值法设计洪水，与统计计算的前提相对立.运行管理阶段的水库汛限水位，用年最大值法确定，造成大量不必要的弃水，降低了水库的社会经济效益.本文提出采用分期设计洪水，能较好地解决此类问题.     

汛限水位动态控制方案优选方法及指标体系研究

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采用PowerBuilder 8.0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,进而确定了水库实时调度过程中汛限水位动态控制的满意决策方案.     

基于小量级降雨预报的水库汛限水位动态控制风险分析

建立基于降雨预报的汛限水位动态控制风险模型,以定量评估动态控制给水库防洪管理带来的风险。统计分析了"无雨"或"小雨"预报的精准性,建立了考虑"无雨"或"小雨"漏报、校核洪水发生的频率、汛限水位控制值域、洪水调度方式等条件下的汛限水位动态控制风险模型,并以近似的频率分布曲线族替代概率分布函数进行模型求解。以汉中市石门水库为例,分析了石门水库的蓄泄能力,提出了流域24小时预报"无雨"时抬高汛限水位至617.5m,预报"小雨"时抬高至617.0m,且"无雨"或"小雨"漏报时采用动态控制的调度方式,其最高洪水位超过水库设计洪水位的理论风险均在可接受范围内。汛限水位动态控制可有效提高雨洪资源的利用率,建立基于降雨概率的调度风险分析模型可定量估计可能发生的风险,为决策者提供参考依据。     

基于随机微分方程的防洪调度风险分析

汛限水位动态控制能在不降低水库防洪标准的条件下提高水库兴利效益和水资源利用率,该文以万家寨水库为研究背景,建立了汛限水位动态控制下的防洪调度风险分析模型。水库后汛期洪水样本较少,基于典型洪水过程,通过随机微分方程引入水文不确定因素,采用基于随机微分方程的调洪演算分析防洪调度风险。实例结果表明:水文因素的随机性是万家寨水库后汛期防洪风险的主要影响因素,得出了各汛限水位方案下的调洪最高水位。后汛期汛限水位动态控制,可不降低大坝的防洪安全标准显著增加水库的兴利效益。     

浅谈水电站提高水能利用率“分期抬高汛限水位”的方法

我国大部分地区属季风气候区,多数河流的洪水由暴雨所致,暴雨特性和量级大小在整个汛期内的不同时候有所不同。为提高水库综合利用效益,我国学者对如何利用暴雨洪水的季节性变化特征确定汛期分期,利用水库分期汛限水位调控洪水资源,缓解水库防洪与兴利的矛盾进行了有益的探索。传统的汛限水位确定方法是通过设计洪水调洪演算途径得出的。“分期抬高汛限水位“充分利用天然径流量的有效措施,同时起到减少水头损失的效果。     

实时预蓄预泄法汛限水位动态控制与应用

在总结已有研究成果的基础上,指出研究实时汛限水位动态控制方法与应用的必要性,并阐述了水库实时预蓄预泄动态控制汛限水位的基本思想和数学表达,介绍了该方法在碧流河水库2005年"8.8"洪水实际调度中的应用.分析结果表明,"8.8"洪水预蓄预泄调度过程,在不增加水库及上下游防护对象风险的前提下,能抬高汛限水位,增加水库蓄水,比常规的调度方式多拦蓄洪水0.4亿m3,经济效益较为显著.     

葠窝水库汛限水位动态控制域研究与应用

水库汛限水位动态控制域十分关键.预泄能力约束法是目前确定汛限水位动态控制域的主要方法,但在实时防洪调度中可操作性差且未考虑梯级水库群的库容补偿影响.基于此,首先提出有更好可操作性的确定汛限水位动态控制域的分级预泄方法;然后研究了库容补偿对汛限水位的影响.在此基础上,以辽宁省葠窝水库为工程背景,采用分级预泄方法并考虑库容补偿影响确定了葠窝水库的汛限水位动态控制域,并制定了相应的动态控制规则.该成果经松辽流域水利管理委员会批准,并在2005、2006两年的太子河流域防洪调度中得到应用,取得了很好的应用效果.     

桓仁水库汛限水位动态控制决策支持表研制

针对水库汛限水位动态控制方案的具体化和可操作性问题,依据水库调洪计算原理和流域水量平衡原理,研制了桓仁水库汛限水位动态控制决策支持表.由此套表,即可根据实时和预报的水雨工情信息,确定面临时刻允许控制的库水位值及控泄流量等,方便水库调度技术人员和决策人快速查算、决策.该研究方法可供我国调节性能较高的大型水库(水电站)汛期洪水退水段库水位实时控制借鉴参考.     

基于分级预泄条件的水库汛限水位动态控制域与应用

为了解决汛限水位动态控制域主要确定方法存在的问题,采用数学模型方法进行研究,提出考虑24h降雨预报的分级预泄法确定汛限水位动态控制域,即将有效预泄时间内的泄流量划分为不同的量级,然后基于预泄能力约束法的基本理念,确定该条件下的水库汛限水位动态控制域。该方法更紧密的结合了水库防洪调度的实践,可操作性更强。     

洪水形成过程的协同性探究

以武江流域犁市站历史上的53场洪水为例，选取17个时段洪量作为序参量，建立洪水过程协同性评价模型，分析洪水过程的协同性是否发生改变. 研究结果表明:尽管武江流域过去发生过较大的洪水，但是从洪水的协同性角度来看，4场大洪水(1968、1994、2002、2006年)形成过程未发生变异，总体上武江流域各场洪水的消退与涨水子系统的相干性不强，表现为洪水形成过程的协同性较差，与此同时在1963年和1991年洪水形成过程的协同性发生了较为明显的变异.     

花园湖行洪区启用条件与分洪效应研究

采用数值模拟方法,分析淮河流域百年一遇来流条件下,花园湖行洪区的分洪效应。结果表明:当进洪闸、退洪闸同时开启时,花园湖行洪区对其上游的淮河干流水流以削峰为主,对其下游的淮河干流水位以错峰为主;花园湖行洪区中出入流速极值均出现在退洪闸处,特别是在退洪闸反向进洪初期,退洪闸处流速可达0.7 m/s;退洪闸适当晚开既不会增大淮河干流的最高水位,还可有效减缓花园湖行洪区的淹没进程,有利于提高淮河干流调蓄洪水的能力。     

采用非工程防洪措施降低洪灾损失的探讨

阐述了非工程防洪措施的概念及主要措施和特点,并提出了非工程措施与工程措施结合,从两方面降低洪灾损失的观点。     

面向防汛减灾的VR-GIS汛情虚拟场景建模方法

基于面向对象方法和数据库技术,针对防汛减灾VR-GIS平台,对汛情虚拟场景、虚拟场景单元和虚拟对象进行了分析,提出了汛情虚拟场景和虚拟对象的数学表示,提出了虚拟对象的类结构、操作方法、模型特征和建模方法,有效解决了防汛减灾VR-GIS平台的关键问题.     

面向防汛减灾VR-GIS的汛情虚拟场景演进方法研究

基于模糊神经网络和面向对象方法,对汛情虚拟场景及实现方法进行了研究,提出了基于模糊联想记忆网络FAM的汛情场景演进模型EFSM.EFSM采用多层模糊联想记忆网络,避免了大规模复杂数学计算,有效解决了防汛减灾VR-GIS平台的关键问题.