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。     

三峡水库对城陵矶地区防洪补偿调度方式探讨

城陵矶地区历来是长江流域防洪的重点,也是长江上中游水库群的重要防洪调度目标。通过构建长江干流及洞庭湖区水动力学模型,模拟分析了不同典型洪水、不同调度方式下三峡水库对城陵矶地区的调度效果,提出了三峡水库对城陵矶地区的实时补偿调度方式。结果表明:在综合考虑补偿调度效果及水文气象预报的不确定性下,若预见期内预报城陵矶(莲花塘站)水位将达到或超过目标控制水位,则提前4～5 d开始控制三峡水库出库流量为宜,并应结合水文气象预报情况逐步减小或增加出库流量。     

三峡水库入库流量中期预报水文模型研究与应用

准确、及时的水文气象预报是水库优化调度的基础。三峡水库建成后,库区水文水力学特性发生了明显变化。长江委水文局预报中心在原来长江上游中期预报基础上不断改进与创新,设计了基于多种模式数值预报的长江上游分区中期面雨量预报模型,在三峡水库入库流量预报方案中引进了MIKE11水力学预报模型。基于长江委水文局2010～2017年发布的分区面雨量预报和三峡水库中期入库流量预报成果,分析了面雨量和三峡入库流量预报精度以及预报误差出现的可能原因,并对未来中期水文气象预报发展趋势进行了展望。     

水库实时防洪风险计算及库群防洪库容分配互用性分析

水库防洪调度风险分析是实时防洪决策的重要环节和依据。为评估水库实时防洪风险,本文提出一种基于长系列历史实测径流资料的防洪库容频率曲线推算方法,以此为基础建立了水库实时防洪调度风险分析模型。进一步,从三峡水库实际防洪调度需求出发,分析了三峡水库汛期不同时段实时防洪风险,研究了上游溪洛渡、向家坝水库配合三峡水库进行联合调度时防洪库容频率曲线的变化,以及上下游水库间防洪库容分配及其互用性问题。研究表明,推求的防洪库容频率曲线能帮助判断当前防洪情势,合理利用防洪库容互用性可有效降低三峡水库防洪风险。     

水库实时防洪调度风险分析研究

依据水库实时防洪调度流程,分析了水库防洪决策风险源;提出了基于洪量预报误差分布的水库调洪演算风险分析和风险率计算方法;建立了水库实时防洪调度风险交互模拟分析模型,为实时决策中的不确定性分析提供了实用工具.     

水库汛限水位实时动态控制模型研究

现行的汛限水位方法一般未能考虑预报信息，因而严重制约了水库汛期兴利效益的发挥。通过对实时调度中的可接受风险的研究，在调度期内控制防洪风险在可接受水平内；讨论实时调度与传统汛限水位之间的关系．由调度末水位耦合汛限水位，由此建立了带有机遇约束的水库汛限水位实时动态控制模型。结合三峡水库围堰发电期的汛期调度，进行了实例研究，结果表明，在不同的预报来水以及预报精度情况下，水库汛限水位实时动态控制模型能在不降低防洪标准的前提下，显著提高水库的兴利效益。     

水库防洪预报调度风险分析研究

本文主要从设计角度对水库防洪预报调度的风险进行分析。首先进行风险识别，进而分析实施预报调度后风险的变化；其次给出了防洪预报调度的设计允许极限误差的定义以及水库和下游防洪危险度的定量化计算公式；最后论述了防洪预报调度风险分析方法。以碧流河水库为例，主要计算了不同极限指标控制下的水库设计允许极限漏报误差及不同起调水位与不同误差组合下的水库防洪风险度，以及下游设计允许空报误差，并进行了结果分析和讨论。     

构皮滩、思林水库常遇洪水联合预泄调度研究

为了充分发挥乌江构皮滩、思林水库的防洪作用并合理利用洪水资源,研究两库在常遇洪水下的联合调度方式具有实际意义。在分析乌江流域水文气象特征、洪水组成及遭遇规律、水文气象预报水平、水库预报预泄能力以及下游河道泄流能力的基础上,对各设计频率洪水、典型大洪水进行了调洪演算,提出了思林水库常遇洪水实时预报调度的启动条件和操作控制指标,拟定了两库的联合预泄调度方式,并分析了联合调度的风险和效益。分析结果有助于充分发挥两库的综合效益。     

三峡水库汛限水位动态控制

本文分析了在汛期有防洪任务的水库汛限水位的动态控制的可能性,提出能实行汛限水位动态控制运用的水库所应具备条件:(1)枢纽和工程防洪效益的安全运用;(2)可靠的水文自动测报和自动化调度系统;(3)健全的水文气象预报体系;(4)实时跟踪预报;(5)完善的防洪调度预案.同时对三峡水库调度实践进行分析总结,提出在保证工程防洪安全的前提下,利用洪水资源,可更好地发挥工程综合效益.     

考虑洪水过程预报误差的水库防洪调度风险分析

根据洪水预报确定性系数的定义,推导了洪水过程相对预报误差的标准差与确定性系数的关系,分析了洪水过程预报误差的分布规律;采用水库调洪演算的随机微分方程,解析了方差率与预报误差分布规律的关系,从而将洪水过程预报误差的不确定性转化为库水位过程的不确定性,借以分析水库防洪预报调度的风险水平。以隔河岩水库为例,计算了不同洪水预报精度下水库防洪调度的极限风险率和漫坝风险率,为隔河岩水库开展洪水预报调度提供了科学依据。     

三峡—葛洲坝梯级水利枢纽调度关键数据分析

针对三峡—葛洲坝梯级水利枢纽运行的流量、水位、电力数据进行相关分析研究,揭示出三峡出库流量与葛洲坝入库流量、葛洲坝毛水头与耗水率、葛洲坝出库流量与葛洲坝下游水位相互关系和变化规律,并根据拟合的关系线制成关系表,以指导葛洲坝工程出力预报及修订水库调度出力计划。     

Reservoir Operation Incorporating Hedging Rules and Operational Inflow Forecasts

Reservoir operation incorporating a naïve hedging strategy and operational inflow forecasting is studied in this paper. Gridded precipitation forecasts from climate model, ECHAM4.5, are used as potential predictors for reservoir inflow forecasting. In building a statistical predicting model, principal component analysis (PCA) is used to reduce the dimension of the regression model. Performance evaluation indices, including water supply satisfaction ratio, environmental flow satisfaction ratio, end-of-month storage satisfaction ratio and flood prevention capacity index, are defined. Three scenarios where a naïve hedging operation rule under different set of reservoir inflow are investigated. These are evaluated for a water supply reservoir, Falls Lake Reservoir, at Neuse River in the southeast United State. Reservoir simulation with monthly average inflow serves as a benchmark. The utility of operational inflow forecasts is quantified by the improvements of performance indices. Results show that reservoir operation under perfect inflow forecasting has the highest values for most indices. Compared to climatology, operational inflow forecasts result in higher index values. Among all the performance indices, end-of-month storage satisfaction ratio is the most sensitive index to inflow information. Limitation of this study and further work is also discussed.     

三峡水库汛限水位动态控制可行性研究

应用实际观测资料,分析三峡水库水文气象预报精度和长江上游来沙量,研究三峡水库实施汛限水位动态控制的可行性.结果表明,三峡水库入库洪水1d、2d、3d预报精度均达到甲级标准;其区间流域未来24h、48 h无雨和小雨预报信息可以用于实时调度;与1961年～1970年系列相比,2003年～2009年系列各站年均来沙量减少44...     

三峡水库入库流量计算及调洪演算方法探讨

三峡水库属于典型的河道型水库,动库容巨大,用传统的静库容推算入库流量的方法和调洪演算方法难以满足三峡水库实时调度要求。通过分析入库流量、计算方法和调洪演算方法,建立库区水动力学模型,推求其变化规律,探讨三峡水库入库流量计算和调度演算方法,并通过2009,2010年的洪水检验,表明所用方法具有较高的精度,基本满足了三峡水库实时调度的要求。     

基于来沙量减少的三峡水库运行水位的思考

泥沙问题是关系到三峡工程长期利用和发挥最大综合效益的关键技术问题,从三峡工程开始论证至今,对三峡的泥沙问题进行了持续、深入、全面的研究。近年来,三峡水库上游的来沙量大幅减少,水库泥沙问题好于预期。根据实测水文资料,分析了三峡水库运行以来入库水沙及库区淤积的变化,根据10月份来水形势,提出三峡水库提前蓄水的必要性;在总结相关研究成果及2010年三峡水库汛期中小洪水调度实践的基础上,从泥沙角度探讨了三峡水库优化运行的可行性,提出在三峡水库试验蓄水期,可将汛期运行水位提升至150 m并根据实际情况开展中小洪水调度,为今后的运行调度积累经验。     

Benefit and Risk Balance Optimization for Stochastic Hydropower Scheduling

Limited by inflow forecasting methods, the forecasting results are so unreliable that we have to take their uncertainty and risk into account when incorporating stochastic inflow into reservoir operation. Especially in the electricity market, punishment often happens when the hydropower station does not perform as planned. Therefore, focusing on the risk of power generation, a benefit and risk balance optimization model (BRM) which takes stochastic inflow as the major risk factor is proposed for stochastic hydropower scheduling. The mean-variance theory is firstly introduced into the optimal dispatching of hydropower station, and a variational risk coefficient is employed to give service to managers’ subjective preferences. Then, the multi-period stochastic inflow is simulated by multi-layer scenario tree. Moreover, a specific scenario reduction and reconstruction method is put forward to reduce branches and computing time accordingly. Finally, the proposed model is applied to the Three Gorges Reservoir (TGR) in China for constructing a weekly generation scheduling in falling stage. Compared to deterministic dynamic programming (DDP) and stochastic dynamic programming (SDP), BRM achieves more satisfactory performance. Moreover, the tradeoffs for risk-averse decision makers are discussed, and an efficient curve about benefit and risk is formed to help make decision.     

三峡水库对城陵矶防洪补偿库容释放条件分析

针对三峡工程承担的防洪任务,从长江流域与洞庭湖水系洪水特性,城陵矶附近地区防洪标准及防洪补偿调度方式,分析提出了三峡水库对城陵矶防洪补偿库容的释放条件。在发生流域型大洪水的年份,因需要三峡水库长时间拦蓄洪水,动用较多防洪库容,水库将长期处于较高水位运行状态。如洞庭湖水系不发生大洪水,三峡水库对城陵矶地区防洪补偿库容就可释放。除发生流域型大洪水的年份外,7月中旬后,洞庭湖水系一般不会发生大洪水,加上洞庭湖自身具有较大的调节洪水能力,防洪安全有保障,8月1日之后有条件逐步抬升三峡水库水位至155 m运行,可提高水资源综合利用效率,也可减轻三峡水库蓄水期间蓄水对湖区水位的影响,保障湖区供水安全。研究结果对三峡水库科学调度具有指导意义。