考虑分组历史洪水的超定量洪水频率分析

在超定量(POT)洪水频率分析中考虑分组历史洪水,能充分利用不同考证期历史洪水,从实测和考证资料两方面使洪水信息量利用最大化,提高设计洪水精度。以武江坪石和犁市站为例,采用极大似然法(ML)估计样本分布参数,对比连续POT样本、含一组历史洪水和两组历史洪水的不连续POT样本频率分析结果,探讨分组历史洪水对POT洪水频率计算的影响。结果表明,考虑历史洪水有效改善POT洪水频率曲线对样本的拟合效果,当实测样本中存在量级较大的洪水时,有必要通过考证历史洪水对其进行特大值处理;特大洪水的考证期长度对设计洪峰估计有显著影响,尽可能增大考证期有助于提高对大洪水的洪水频率分析精度;考虑两组历史洪水的POT与年最大值(AMS)频率分析的设计洪水计算结果差异度不大,验证了考虑两组历史洪水时采用极大似然法估计不连续POT样本分布参数的合理性。     

基于GFS降水预报信息的洪水预报方法研究

本文以桓仁流域为研究背景,进行延长洪水预报预见期的研究。首先基于流域历史雨洪资料,运用数据挖掘的方法挖掘出一套选择单位线的规则,改进了原洪水汇流预报方案;应用统计学方法,对GFS降水数值预报信息进行频率修正释用,提高了GFS降水数值预报信息的精度。然后利用释用后的GFS降水数值预报信息与洪水预报方案耦合,使桓仁流域洪水预报预见期延长了30~72小时。     

基于净雨预报信息的水库防洪调度方式研究

为进一步提高洪水预报信息在水库调度中的应用水平,本文以山东半岛龙角山水库为研究对象,首先构建在实际生产中广泛应用的新安江模型,采用确定性系数和绝对误差评价模型误差,并通过合格率评定径流深预报和峰现时间预报的精度等级。结果表明,各项评价指标在模型率定期和验证期的精度均为甲等,可为水库预报调度规则的制定提供可靠的理论依据。然后利用新安江模型预报出的净雨信息,制定水库防洪预报调度规则,调算不同频率设计洪水,并与常规调度方式下调洪结果作对比。通过比较发现,预报调度模型能够提前预泄,有效降低水库调洪最高水位和减小最大下泄流量,增加削减洪峰流量,对减小水库上下游防洪风险和提高水库防洪效益具有重要意义。     

基于小波分析的非一致性洪水频率计算方法——以西江梧州站为例

西江流域由于大量兴建堤防工程导致洪水归槽,改变了原天然河道的洪水槽蓄关系,使得用于防洪规划和洪水灾害风险评估的洪水序列失去了一致性。目前洪水归槽问题研究主要集中在出槽洪水的归槽还原计算方面,对于干支流洪水与区间洪水的遭遇考虑不足,对洪水发生变异的成因及非一致性洪水的频率计算方法也缺乏系统性的研究。本文提出基于小波分析的非一致性洪水频率计算方法,并在西江梧州站作了实例验证。该方法首先利用小波分析将非一致性洪水序列分解成确定性趋势成分和随机性成分;再采用非线性函数(如幂函数、对数函数、指数函数、多项式函数等)对趋势成分进行拟合,得到非一致性洪水序列在时间域上的确定性规律;采用P-Ⅲ型频率曲线对随机性成分进行频率分布拟合,得到洪水序列在频率域上的随机性规律;采用分布合成法对确定性的预测值和随机性的设计值进行合成计算,再采用传统的一致性频率计算方法推求合成序列的频率分布,据此可以得到过去、现状、未来不同时期的洪水频率分布规律,从而可以推求变化环境下河道断面的洪水频率分布,为防洪规划和洪水灾害风险评估提供设计依据。     

历史洪水调查在推求设计洪水中的应用

分析计算设计洪水有多种方法。历史洪水是当地历史上曾经发生的 ,应用历史洪水调查可以提高设计洪水计算精度。本文根据历史洪水调查对某厂址进行设计洪水计算 ,取得令人满意的结果     

历史特大洪水对设计洪水频率曲线参数及设计值的影响

本文运用统计试验方法,研究了实测洪水系列中加入４种不同情况的历史特大洪水（简称历史洪水,下同）对洪水频率曲线及设计值的影响。结果表明：加入的历史洪水重现期越长,则设计洪水成果的稳定性越好,精度越高;在同一历史洪水考证期内,加入１～２个历史洪水对提高设计洪水成果的稳定性和精度作用很明显,加入更多的历史洪水则作用不大;尽管历史洪水重现期有一定误差,但仍能有效地提高设计洪水成果的稳定性;历史洪水值的误差对设计洪水的影响比历史洪水重现期误差对设计洪水的影响大得多。     

一种新型确定性风电功率预测模型及其概率性评估

现有风电功率预测多数为确定性预测,而由于风电功率具有随机性和波动性,确定性预测在不确定性条件下难以为系统调度决策提供有效信息,概率性预测能够提供预测的不确定性信息。提出一种基于小波变换和模糊自适应共振映射的新型确定性预测方法,利用数值天气预报及风电功率历史数据进行确定性预测。同时基于分位数回归分析,并以置信度、锐度、技术评分为指标,对确定性预测结果进行概率性评估。以某风电场为例,给出了确定性预测值及概率性评估,验证了所提方法的有效性。     

北京“23·7”特大洪水复盘分析

本文分别采用地面雨量站和雷达反演降雨数据,利用北京山区洪水预报模型对北京“23·7”暴雨洪水开展了复盘分析。结果表明,雷达反演降雨与地面雨量站测量结果一致性较强,可较好地反映降雨的时空变异性;同时,利用二者分别驱动水文模型后所得的预报效果也基本一致,说明在水文预报工作中雷达反演降雨可作为地面站网的可靠替代品。本文改进的考虑北京山区产流特点的水文模型可对大部分预报断面做出较高精度的模拟。北京山区水文过程具有很强的非线性,基于不同量级历史洪水率定的水文模型参数具有不确定性,为了适应产汇流和洪水演进规律的变化,提高洪水预报的可靠性,预报实践时需要结合实况数据及时优化模型参数,完善洪水预报方案。     

谐波谐振的s域模态分析法

为了减少频率扫描的计算时间,提高计算精度,提出了利用s域模态分析确定谐波谐振频率的方法。通过牛顿-拉夫逊迭代法对电力系统在s域中传递函数极点的求解,可得到电力系统中谐振频率及大小程度等信息。在每次迭代求解过程中,只需更新复频率s值即能确定谐振的幅度等信息,不需要频率扫描,从而节省计算时间并提高计算精度。测试系统分析表明,s域模态分析法对于谐波谐振的分析简单有效,快速准确,是分析谐波谐振及谐振治理的有效工具。     

深度强化学习驱动的双馈抽蓄抽水工况下调频控制

为改善新型电力系统的频率特性，利用抽水工况下双馈抽水蓄能机组功率可调的特点，提出基于多智能体深度确定性策略梯度算法的系统频率控制方法。首先，基于抽水工况下双馈抽水蓄能的频率控制策略，构建多能互补系统的频率控制模型；其次，以提高各区域控制性能标准指标为目标，利用改进的多智能体深度确定性策略梯度算法优化各机组的自动发电控制指令。算例分析表明，抽水工况下双馈抽水蓄能参与调频可显著改善系统的频率特性，且所提频率控制方法的鲁棒性和可靠性优于传统控制。     

考虑历史洪水不确定性的峰量联合频率分析

洪水事件一般具有多个特征属性,多变量联合分析可以全面分析洪水过程的统计特征.本文依据Copula函数,建立考虑定量和非定量历史洪水的不连续序列峰量联合洪水频率分析模型,选用遗传算法对模型参数进行寻优,并采用最可能组合法和同频率组合法计算不同重现期设计洪水,通过变化置信区间分析历史洪水不确定性变化对参数估计与设计洪水的影...     

洞庭湖流域洪水遭遇规律研究

研究洪水遭遇事件对防洪减灾具有重要意义。目前对于多源洪水遭遇的研究局限于多维非对称型Archimedean Copula,存在公式推导复杂、参数多及拓展性差等缺陷。本文引入椭圆Copula,分别建立洞庭湖流域多源洪水发生时间、时间-量级和过程遭遇模型,推求多情景下多源洪水遭遇概率,全面揭示了流域洪水发生时间、量级和过程的遭遇规律,探明了多源洪水过程遭遇时滞规律,并将模型估计结果与历年同步洪水资料的统计结果进行比较。结果表明,所提模型计算结果符合洪水发生的一般规律,并与实测资料的统计结果基本吻合,保证了分析结果的可靠性和合理性,可为提高流域防洪能力、保障防洪对象安全提供科学依据和有效支撑。     

指数Gamma分布参数估计方法对比研究

鉴于指数Gamma分布在水文频率分析中的优越性,探讨了6种常见的参数估计方法在该分布下的应用情况。选取安康、花竹、临江、彭水、珊溪和武胜6个水文站的年最大洪峰资料,对考虑历史资料的年最大洪峰序列进行频率计算,应用蒙特卡洛试验研究优化适线法、矩法、混合矩法、线性矩法、极大似然法和基于最大熵理论普通熵法的统计性能以及设计值的精度,分析上述6种方法下指数Gamma分布与经验点据的拟合情况。采用AIC准则和均方根误差RMSE为评价标准进行拟合效果评估,计算结果表明,优化适线法和线性矩法在洪水频率分析中取得了理想的拟合效果,优化适线法与线性矩法作对比研究,能够更好的确定研究区最合适的参数估计方法。     

考虑历史洪水的混合分布对不同尾型分布的应用对比研究

考虑历史洪水的混合分布(Historical Flood Concerned Mixed-distribution Method,HFCMM)非一致性洪水频率分析克服了样本序列长度和传统方法不考虑物理成因的不足。以武江坪石和犁市站为例,采用考虑历史洪水的L矩法估参,构建了武江非一致性年最大实测流量序列混合分布模型,并对比了厚、薄、混尾三类不同尾型分布拟合混合分布水文频率曲线的不同应用结果。结果表明:1采用不同尾型分布拟合所得水文频率曲线相对于传统结果皆存在高水尾端上翘;2厚尾分布和三参数混尾分布能在高水端提高拟合优度,而二参数混尾分布不能明显提高高水拟合效果;3采用薄尾分布拟合样本所得水文频率曲线的低水端易上翘,混合分布处理非一致性洪水序列时不宜采用薄尾分布;4HFCMM厚尾分布与三参数混尾分布相对于传统皮尔逊三型更适用于武江流域洪水频率分析。     

面平均雨量的系统响应曲线修正方法及其在富春江流域洪水预报中的应用

空间集总式水文模型的洪水预报精度会受到面平均雨量估计误差的严重影响。点雨量测量值的误差类型、误差大小以及流域的雨量站点密度和站点的空间分布都会影响到面平均雨量的计算,这种误差的影响在雨量站个数较少的大流域尤为明显。为提高实时洪水预报精度,本文提出了一种基于降雨系统响应曲线洪水预报误差修正方法。此方法将水文模型作为输入和输出之间的响应系统,用实测流量和计算流量之间的差值作为信息,通过降雨系统响应曲线,采用最小二乘估计方法,对面平均雨量进行修正,再使用修正后的面平均雨量重新计算出流过程。将此修正方法与新安江模型相结合,首先使用理想案例进行检验,然后将此方法应用于浙江富春江流域实时洪水预报中,通过2010—2014年间的14场历史洪水的应用检验,结果表明该方法具有明显修正效果,是一种结构简单、不增加模型参数且不改变预报模型结构的实时洪水预报修正的新方法。     

多水平集单周期电力系统频率测量方法及应用

电力系统频率测量存在精度与实时性无法同时满足的问题,因此提出一种多水平集单周期频率测量方法。首先采用数字低通滤波器滤除信号中的高频干扰,其次采用三次样条(not-a-knot)插值法对所设阈值附近的采样点进行重构,然后利用多个阈值与信号的交点进行频率估计,最后运用最优组合加权法得到电力系统频率估计结果。该方法是一种时域频率估计方法,具有计算量小、精度高的特点,可在单周期内实现电力系统频率的准确测量。仿真和实际测量实验结果验证了多水平集单周期频率测量方法的有效性和可行性。     

基于动态临界雨量的小流域山洪灾害分级预警

临界雨量方法在山洪灾害预报预警中应用广泛,然而传统的临界雨量方法以静态临界雨量为主,且无法判别山洪灾害的风险等级。本文发展了基于动态临界雨量方法的山洪灾害分级预警方法,并在福建闽江下游小流域进行应用。方法采用人工神经网络构建成灾流量与风险因子间的统计关系,进而获得无资料地区成灾流量的空间分布,并根据历史重现期划分不同山洪风险等级,得到对应风险等级的临界流量和临界雨量。结果表明：通过考虑流域前期湿润状况,该方法能够显著延长山洪灾害预警的预见期,有效提升对山洪灾害的监测预报能力。此外,相比于传统山洪预警方法,山洪风险等级的划分使得该方法更适用于山洪灾害风险预警的业务应用。     

基于Copula函数的两变量洪水重现期与设计值计算研究

传统的洪水频率分析未考虑洪水特征变量之间的相依性,存在一定局限性。本文应用Kendall重现期原理,研究两变量洪水重现期与设计值计算。以陕北地区无定河流域赵石窑和绥德站的洪水资料为例,采用二元Frank Copula函数构建洪峰流量与洪量联合分布模型,运用最可能超越法与极大似然法分别推求联合重现期、Kendall重现期及同现重现期三类重现期标准下的洪水设计值组合。结果表明两种方法均可推求洪水设计值,且结果无较大差异;在给定重现期条件下,以联合重现期作为计算标准推求的洪水设计值最大,Kendall重现期次之,同现重现期最小。从重现期定义的角度考虑,联合重现期与同现重现期根据各变量值定义的危险区域,存在一定不合理性,但仍可满足特定的应用需要;Kendall重现期根据联合概率值定义危险区域,避免了对危险区域或大或小地估算。一般情况下,推荐采用Kendall重现期作为两变量重现期计算标准。     

三峡水库中小洪水分级调度规则研究

近年来随着上游来水减少、控制性水库陆续建成运行,以及防洪、发电、航运等方面需求日益提高,新情况下三峡水库若继续按照初步设计的防洪调度方式调度将不能很好满足新的需求,并造成大量洪水资源浪费。本文在分析三峡一些特殊水位和下泄流量的基础上,对中小洪水提出了一种结合库水位与入库流量大小进行分级调度的规则,并拟定多种方案模拟演算。结果表明:该调度规则可在不降低三峡设计防洪标准的前提下,更加合理的消峰拦蓄减轻下游防洪压力,增加通航时间,并有效利用洪水资源,较初步设计方式增加汛期多年平均发电量8%以上,充分发挥三峡水库汛期的综合利用效益。     

澄碧河流域降水及旱涝变化特征分析

为了解西南岩溶区流域的降水及旱涝变化特征,选用澄碧河流域1979—2019年12个地面站点实测逐月降水资料,采用Sen斜率估计法、小波周期分析、经验正交函数（EOF）分析及标准化降水指数（SPI）等方法进行分析。结果表明,41 a间澄碧河流域年降水量呈现不显著增加趋势,以30 a为主周期;降水主要分布在夏季,并且呈不显著变化;降水量整体上呈现出由东南向西北递增的格局。EOF分析发现流域呈现出三种降水模式,其主要以全流域降水变化一致为主,其余两种模式均呈现出相反的降水变化。澄碧河流域干旱事件向洪涝事件转变发生在1994年,流域洪涝发生频率大于干旱发生频率,旱涝事件变化在空间上的分布特征具有一定差异性。研究结果对流域防范旱涝灾害具有参考意义。