水庫防洪關(guān)鍵問題的理論與方法研究.pdf

1、針對目前水庫防洪安全設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理中存在的問題，本文選取了水庫防洪中的幾個(gè)關(guān)鍵問題進(jìn)行研究，包括水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)的制定，設(shè)計(jì)洪水的計(jì)算，梯級水庫洪水地區(qū)組成分析，水庫漫壩風(fēng)險(xiǎn)模型，基于風(fēng)險(xiǎn)的水庫汛期優(yōu)化調(diào)度模型，以及梯級水庫下游施工度汛問題。初步分析了我國防洪標(biāo)準(zhǔn)偏高的原因，提出了梯級水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)的制定建議；建立了設(shè)計(jì)洪水計(jì)算機(jī)放大的優(yōu)化模型；改進(jìn)了常規(guī)水庫漫壩風(fēng)險(xiǎn)評估方法，提高了漫壩風(fēng)險(xiǎn)的精度；基于允許(或可承受)風(fēng)險(xiǎn)水平，建立了綜合利用

2、水庫汛期優(yōu)化調(diào)度模型，有效解決了水庫防洪安全與興利之間的矛盾；分析了梯級水庫對下游工程導(dǎo)流流量的影響和施工導(dǎo)流中的不確定性因素，提出了施工導(dǎo)流水文風(fēng)險(xiǎn)的計(jì)算方法。通過對水庫防洪關(guān)鍵問題理論與方法的深入研究，進(jìn)一步豐富了我國防洪安全設(shè)計(jì)和管理運(yùn)行理論，在理論和實(shí)踐上都具有重要意義。 (1)綜述了我國防洪標(biāo)準(zhǔn)和國外防洪標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展歷程，分析了影響防洪標(biāo)準(zhǔn)的制約因素，剖析了我國防洪標(biāo)準(zhǔn)偏高的原因是：在套用蘇聯(lián)和美國模式時(shí)，在認(rèn)識上產(chǎn)生了

3、誤解和沒有結(jié)合具體國情，并且我國防洪標(biāo)準(zhǔn)的制定與經(jīng)濟(jì)分析基本相脫離；提出了合理制定水庫(包括梯級水庫)防洪標(biāo)準(zhǔn)的建議，建議從兩種途徑降低防洪標(biāo)準(zhǔn)，一是提高工程和建筑物的分等分級指標(biāo)，來降低工程建筑物的防洪標(biāo)準(zhǔn)；二是保持等級指標(biāo)不變，直接降低該等級相應(yīng)的防洪標(biāo)準(zhǔn)。 (2)鑒于傳統(tǒng)典型洪水放大手工方法具有費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且任意性大的缺點(diǎn)，建立了洪水放大的優(yōu)化模型?？紤]流量組合的過程線類似于螞蟻覓食的多路徑原理，引進(jìn)先進(jìn)的集群算法——蟻群算

4、法求解該模型，提高了設(shè)計(jì)洪水推求的效率和效果。計(jì)算機(jī)放大洪水的優(yōu)勢是可以把所有實(shí)測大洪水或較大洪水作為典型洪水，來放大設(shè)計(jì)洪水過程線，這樣推求的設(shè)計(jì)洪水對工程相對更安全。 (3)在設(shè)計(jì)洪水地區(qū)組成擬定中，引入了結(jié)構(gòu)可靠度理論中的JC法，利用該方法獲得的地區(qū)分配屬最不利的分配形式，并能得到該組成發(fā)生的概率，從而為梯級水庫設(shè)計(jì)洪水的推求提出了一種新思路，彌補(bǔ)了常規(guī)方法的一些不足。 (4)在常規(guī)漫壩風(fēng)險(xiǎn)模型和評估方法的基礎(chǔ)上，

5、采用拉丁超立方抽樣技術(shù)代替簡單隨機(jī)抽樣技術(shù)，對水文隨機(jī)變量改用有界的分布密度函數(shù)代替無界分布密度，其中采用非參核密度估計(jì)來估計(jì)密度函數(shù)，更確切地反映了庫水位變量的分布特性，上述這些改進(jìn)，經(jīng)實(shí)例應(yīng)用證明，有效提高了水庫漫壩風(fēng)險(xiǎn)的計(jì)算精度和效率。 (5)基于汛期允許風(fēng)險(xiǎn)水平，建立了汛期綜合利用水庫優(yōu)化調(diào)度模型，該調(diào)度模型不僅兼顧水庫的防洪安全(以允許風(fēng)險(xiǎn)水平體現(xiàn))，且使水庫盡可能地多蓄水，由于在調(diào)度中引入了風(fēng)險(xiǎn)的概念，因而更合理、更

6、充分地利用了水庫防洪潛力,經(jīng)過實(shí)例應(yīng)用分析表明，該模型有效地協(xié)調(diào)了防洪與興利之間的矛盾。 (6)分析了梯級水庫對下游施工導(dǎo)流流量的影響，提出了利用上游水庫降低施工導(dǎo)流流量的方法：一種途徑是降低上游水庫的防洪標(biāo)準(zhǔn)，這種途徑將使上游水庫工程所承擔(dān)的防洪風(fēng)險(xiǎn)大大增加；另外一種途徑是改變上游水庫的運(yùn)行方式，降低汛期限制水位，將一部分興利庫容轉(zhuǎn)化為防洪庫容，來減小下游工程施工導(dǎo)流流量，通過興利損失與節(jié)約的設(shè)計(jì)工程投資對比分析，只要節(jié)約的投

7、資大于興利的損失，方案在經(jīng)濟(jì)上就是合理的。在第二種方法中，對于其他不能用貨幣表示的指標(biāo)，如工期的縮短、施工難度的減少等，也可通過綜合分析判斷加以考慮。因此，第二種途徑在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中采用的較多，較易實(shí)現(xiàn)。 (7)分析了施工導(dǎo)流中的不確定性因素，其中主要的不確定性因素是水文不確定性。以黃河上游公伯峽水電站施工導(dǎo)流和蜀河施工導(dǎo)流風(fēng)險(xiǎn)為例，給出了施工度汛風(fēng)險(xiǎn)的水文計(jì)算公式，并獲得了滿意的結(jié)果，該研究成果對國內(nèi)同類梯級水庫亦有很好的借鑒