洪水资源利用风险效益量化研究

结合洪水资源利用的风险因素,对水库汛限水位调整后的洪水资源利用风险效益进行量化研究。汛限水位是涉及水库防洪风险和兴利效益的关键水位。汛限水位调整后,可得到每个汛限水位对应的风险率,并将水库因水位调整而产生的增蓄水量按比例分配,综合考虑工业、农业、生活、生态4个方面的风险效益,采用C-D生产函数、分摊系数法、能值水价法和能值理论,分别对这4种效益进行量化。以连云港市石梁河水库为例,计算了各汛限水位对应的风险率和效益值,并根据汛限水位、风险率、风险效益之间的关系,在考虑风险最小且效益最大的前提下,得到石梁河水库汛限水位合理的控制范围为23.9~24.9 m。     

基于预报调度下的汛限水位随机分析与风险评估

对防洪调度过程各主要相关参数进行了随机误差识别,结合洪水预报对起始水位、入库洪水、泄流等主要参数的随机性进行分析,应用一次二阶矩法和相应的理论分布函数描述事件的随机分布,对应某一汛限水位的调洪过程不再是一确定过程,而是具有随机分布特性,反映了实际防洪调度中各随机因素的影响作用.并对汛限水位进行了风险评估,主要分析了相应调洪最高库水位的超标风险率,建立风险评价标准.在满足防洪安全的前提下合理地调整汛限水位,以充分利用洪水资源.     

动态控制汛限水位对大坝泄流能力风险率的影响

研究动态控制汛限水位对漫坝风险的影响有着极其重要的意义.考虑了漫坝风险的水力不确定性因素,通过建立MC分析模式,对柘林水库动态控制汛限水位对水力风险率的影响进行了研究.结果表明,提高汛限水位会加大漫坝概率;当汛限水位小于64.426 m时,调洪最高水位大于校核水位70.130 m的风险率为0;当64.430 m>Z汛i>64.426 m时,随着汛限水位的不断上升,风险率逐渐递增,二者呈线性关系;汛限水位为64.430 m时,风险率发生突变.     

考虑入库洪水不确定性的三峡水库汛限水位动态控制域研究

汛限水位动态控制域是水库实施汛限水位动态控制的基础与关键.考虑影响防洪调度风险的最重要风险源,即入库洪水预报误差及洪水过程线形状的不确定性,提出风险约束条件及其量化分析方法.将入库洪水不确定性、风险分析与汛限水位动态控制域的确定过程有机结合起来,利用预泄能力约束法和Monte-Carlo模拟方法推求三峡水库汛限水位动态控制域.在不增加防洪风险的前提下,三峡水库实施汛限水位动态控制可有效地提高中小洪水资源的利用效率,利用1～3 d的洪水预报信息,三峡水库汛期可增发电量6.99×108～14.45×108kW·h.研究方法对其他水库实施汛限水位动态控制也有借鉴意义.     

水库分期汛限水位动态控制研究

给出了分期设计暴雨、分期汛限水位和汛限水位动态控制的概念和确定方法 ,利用多变量AR(1 )模型随机展延理论 ,以门楼水库为例 ,展延了分期降水量序列 ,确定了各分期发生设计暴雨的频率及其组合频率 ,进而对汛限水位动态控制方法进行了说明 .     

水库分期汛限水位动态控制研究

给出了分期设计暴雨、分期汛限水位和汛限水位动态控制的概念和确定方法，利用多变量AR(1)模型随机展延理论．以门楼水库为例，展延了分期降水量序列，确定了各分期发生设计暴雨的频率及其组合频率，进而对汛限水位动态控制方法进行了说明．     

大坝防洪安全风险率的计算方法

综述国内有关防洪安全风险率计算的代表性模型.归纳了3种不同途径的风险率计算方案:第一种为实测坝前年最高水位序列的频率分析法,第二种基于已有的设计洪水成果,第三种基于洪水随机模拟模型生成的大样本序列.三种风险率计算方案都是以不同的方式对坝前年最高水位进行外延,核心内容都是推求坝前年最高水位的分布.以某水库为例采用这三种方案进行了应用研究,研究结果表明采用多种方案来估算防洪安全风险率是合适的.     

岸堤水库动态汛限水位分析

综合分析了岸堤水库不同频率的设计暴雨过程线,根据设计暴雨与汛限水位的关系,推求出了水库汛期防洪限制水位过程线,并在此基础上,说明了动态汛限水位过程线的分析计算方法．     

考虑梯级水库库容补偿和设计洪水不确定性的汛限水位动态控制域研究

汛限水位动态控制本质上是风险调度的范畴,其最主要的风险源来自于入库洪水的不确定性。不仅包括由于预报误差带来的实时调度风险,还包括由于设计阶段对于设计洪水不确定性考虑不周而存在的潜在防洪风险。本文针对梯级水库,提出了一种考虑库容补偿和设计洪水不确性的汛限水位动态控制域求解新方法。通过分析梯级水库库容补偿调度原理,定义了水库极限汛限水位上限值,并给出了考虑设计洪水不确定性的防洪风险定量表达式。以Copula函数为工具建立上游和区间天然来水的联合概率密度函数,求出下游遭遇某一设计洪水时,上游可能出现的洪水范围,从而得到考虑梯级水库调蓄作用的不确定性设计洪水。通过反复迭代计算最终得到兼顾防洪风险与兴利效益的汛限水位动态控制域。将该方法运用在考虑潘口库容补偿作用的黄龙滩汛限水位动态控制域计算中,并与同频率法和典型年法比较,得到以下结论：1）所提方法能通过挖掘历史洪水信息,为模拟梯级水库设计洪水不确定性提供参考信息;2）相对于同频率法和典型年法,所提方法推求的汛限水位动态控制域更加的安全;3）黄龙滩水库汛期运行水位可以从[240,247]m变为[240,248.21]m。可使汛期来水较多的2000年和来水较少的1994年分别增加发电量0.13和0.11×10⁸ kW·h。所提方法能充分考虑梯级水库库容补偿和设计洪水的不确定性,能得到不增加防洪风险的水库汛限水位动态控制域。     

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。     

红枫水库前期防洪限制水位论证研究

根据红枫水库的具体情况,依据1994年国家颁布的《防洪标准》(GB50201-94)和2000年中华人民共和国水利部颁布的《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000),基于现有的工程条件和技术资料,从设计洪水推求、水库自身防洪调度和安全运行、蓄满率变化、电站发电效益分析等方面,科学合理地分析论证红枫水库汛期前期(5~7月)限制水位抬高的可行性和必要性。研究结果表明:按照水库的现行调洪原则,库水位从1236.8m起调,其相应调洪成果满足要求,且有一定的安全余度。从发电效益来看,最大年均增发电量为0.044亿kW.h,提高幅度为6.8%左右,其经济效益显著。     

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.     

集对分析在三峡水库汛期分期中的应用

水库分期汛限水位控制能在不增加防洪风险的条件下提高水库的兴利效益,而汛期的分期则是分期汛限水位控制的前提.介绍了集对分析理论及联系数的计算方法,以三峡水库宜昌站为例,利用统计学方法确定了洪水分期数目,并计算了汛期每一天的联系度和联系数,从而最终确定三峡水库的汛期分期.分期结果比较后表明,用集对分析方法得到的三峡水库汛期分期和其他方法的分期结果基本一致,但集对分析法原理易于理解,计算过程客观,实际使用方便,说明集对分析理论在汛期分期中的应用是可行的,值得进一步深入研究.     

台风暴雨影响区溃坝洪灾淹没损失评估

东南沿海地区受台风暴雨影响易发生山洪、诱发水库溃坝,且水库下游区域往往地势低洼开阔,易积水而出现大面积内涝,对溃坝洪水演进产生一定影响.采用能够考虑下游初始淹没水深的二维洪水演进模型计算溃坝洪水过程,阐述了溃坝洪水数值计算方法、洪水淹没损失分类及损失率确定方法,建立溃坝洪灾淹没损失评估模型.以戍浦江流域为例,确定溃坝洪灾损失率与淹没水深等级关系,对淹没区进行溃坝洪灾淹没损失评估.计算结果表明：水库一旦发生溃坝,洪灾将造成83亿元经济损失,下游社会和生态环境遭到严重破坏,采取有效的预警措施能够显著减少下游的人员伤亡及经济损失.通过溃坝灾害评估,有助于提高水库安全管理水平,为制定防洪避险预案提供支持.     

设计洪水不确定性下的水库防洪风险调度

水库防洪调度中,设计洪水的推求对于水库防洪安全至关重要,而在其实际的推求过程中存在着诸多不确定性因素影响。本文针对设计洪水洪峰、洪量以及洪水过程线多重不确定性,提出了一种水库防洪风险调度模型并进行求解,探求设计洪水不确定性下的水库防洪调度过程。应用Copula函数建立洪峰与最大三日洪量的联合分布模型,采用蒙特卡洛重抽样方法,获取一系列峰量联合设计值;针对传统设计洪水过程线选择的单一性问题,对水库实测洪水过程进行了分类,并对不同类型的洪水过程线进行随机模拟,生成多维不确定性下的设计洪水过程;引入经济学指标条件风险值CVaR(Conditional Value at Risk)来衡量水库防洪调度过程中超过调洪最高洪水位的风险,建立了考虑CVaR的水库防洪调度模型,通过不同的风险系数取值获得不同的水库防洪调度过程。以安康水库洪水过程为例,二次重现期标准下百年一遇设计洪水联合设计值存在着较大的不确定性;采用K-means聚类法把洪水过程分成了三类,并应用蒙特卡洛法对不同类型洪水过程进行随机模拟,获取了考虑不确定性的大量水库设计洪水过程,推求了安康水库不同风险系数下水库防洪调度规则。本文所建立的考虑设计洪水不确定性的水库防洪风险调度模型可为不确定性条件下水库调度规则的制定提供指导。     

基于Web的水库洪水预报调度系统设计与开发

在分析基于Web水库洪水预报调度系统结构体系的基础上,提出系统开发策略、关键技术、实现的途径和方法.利用现代洪水预报调度技术和分布式网络编程技术,成功开发了基于Web的水库洪水预报调度系统.该系统技术先进、实用可靠、界面友好,提供了分布式计算平台,实现了在Internet环境下进行水库洪水预报调度.     

平原地区洪水资源利用系统研究

面对严重的水资源短缺问题,许多平原地区只有利用丰水期的河流洪水才能缓解缺水状况,然而由于洪水灾害属性的存在,如何降低甚至避免洪水灾害风险便成为现阶段洪水资源利用过程中的一项重要内容.从水资源开发与风险事件发生的一般过程:洪水资源开发的规划、事前预案及实时操控3个阶段出发,基于平原地区洪水资源利用的方式与特点,对其洪水资源利用的风险因子进行了识别,建立了洪水资源利用风险评价指标体系,并提出了"长期规划回避、事前预案降低、实施过程控制"的河流洪水资源利用风险控制策略.