基于防洪預(yù)報(bào)調(diào)度的水庫(kù)汛限水位設(shè)計(jì)與控制研究.pdf

1、我國(guó)不僅洪澇災(zāi)害頻繁，洪災(zāi)損失嚴(yán)重，而且水資源短缺和水環(huán)境惡化問(wèn)題突出。面對(duì)這一系列的水問(wèn)題，依賴科技進(jìn)步，充分發(fā)揮水利工程體系的作用，在確保防洪安全的前提下，提高洪水資源利用率是重要的緩急之舉。對(duì)水庫(kù)而言，科學(xué)合理的汛限水位控制方法是提高洪水資源利用率的關(guān)鍵技術(shù)。本文從規(guī)劃設(shè)計(jì)和實(shí)時(shí)調(diào)度兩個(gè)角度出發(fā)，將優(yōu)化方法、模糊優(yōu)選方法、信息熵、遺傳算法等理論融合入水庫(kù)汛限水位控制理論與方法中，系統(tǒng)研究了水庫(kù)(群)防洪預(yù)報(bào)調(diào)度方式的確定方法、水庫(kù)

2、防洪預(yù)報(bào)調(diào)度方式的風(fēng)險(xiǎn)分析方法、汛限水位實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)控制方法以及水庫(kù)防洪多目標(biāo)決策方法。主要研究?jī)?nèi)容和成果如下： (1)研究了利用防洪預(yù)報(bào)調(diào)度方式抬高汛限水位的風(fēng)險(xiǎn)分析方法。首先，基于不同預(yù)報(bào)誤差對(duì)調(diào)洪結(jié)果的影響程度，將水庫(kù)洪水預(yù)報(bào)誤差域劃分為超設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)誤差域、不超設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)誤差域和決策不變誤差域。并依托仿真模擬調(diào)度法，給出不同預(yù)報(bào)誤差域的推求方法。其次，在比較分析防洪預(yù)報(bào)調(diào)度方式的防洪風(fēng)險(xiǎn)與原規(guī)劃設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)的基礎(chǔ)上，給出不同汛限水位時(shí)

3、采用防洪預(yù)報(bào)調(diào)度方式的超設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)率定義。結(jié)合不同預(yù)報(bào)誤差域，建立相應(yīng)的計(jì)算方法。最后以白龜山水庫(kù)為例驗(yàn)證此方法的合理性，并對(duì)風(fēng)險(xiǎn)分析方法在實(shí)際調(diào)度中的應(yīng)用進(jìn)行探討。 (2)針對(duì)防洪預(yù)報(bào)調(diào)度方式確定過(guò)程中忽略預(yù)報(bào)誤差隨機(jī)性的問(wèn)題，將風(fēng)險(xiǎn)分析引入防洪預(yù)報(bào)調(diào)度方式的確定過(guò)程中，從洪水資源安全利用的角度出發(fā)，給出一種從多個(gè)可行預(yù)報(bào)調(diào)度規(guī)則中選取滿意預(yù)報(bào)調(diào)度規(guī)則的方法。結(jié)合于橋水庫(kù)和昭平臺(tái)水庫(kù)的防洪預(yù)報(bào)調(diào)度方式研究進(jìn)行實(shí)例應(yīng)用，并對(duì)兩庫(kù)采

4、用防洪預(yù)報(bào)調(diào)度方式抬高汛限水位的關(guān)鍵性條件進(jìn)行討論。 (3)針對(duì)庫(kù)群聯(lián)合防洪預(yù)報(bào)調(diào)度方式規(guī)劃設(shè)計(jì)比較復(fù)雜的難點(diǎn)，將優(yōu)化調(diào)度與規(guī)劃調(diào)度方式相融合，提出一種確定梯級(jí)水庫(kù)聯(lián)合防洪預(yù)報(bào)調(diào)度方式的優(yōu)化方法。首先，對(duì)于選定的調(diào)度目標(biāo)，采用優(yōu)化手段尋求梯級(jí)水庫(kù)不同頻率設(shè)計(jì)洪水的最優(yōu)聯(lián)合泄流方式，綜合歸納最優(yōu)泄流方式的特點(diǎn)。其次，對(duì)各庫(kù)的防洪預(yù)報(bào)調(diào)度潛力進(jìn)行分析，結(jié)合最優(yōu)泄流方式的特點(diǎn)選擇預(yù)報(bào)判別指標(biāo)，在不考慮預(yù)報(bào)誤差的情況下擬定理想聯(lián)合防洪預(yù)

5、報(bào)調(diào)度規(guī)則。然后對(duì)預(yù)報(bào)判別指標(biāo)的誤差進(jìn)行分析，在理想聯(lián)合防洪預(yù)報(bào)調(diào)度規(guī)則的基礎(chǔ)上制定滿意的聯(lián)合防洪預(yù)報(bào)調(diào)度規(guī)則。將此方法應(yīng)用到昭平臺(tái)～白龜山梯級(jí)水庫(kù)的聯(lián)合防洪預(yù)報(bào)調(diào)度方式規(guī)劃設(shè)計(jì)中，結(jié)果表明此方法有效減弱了確定庫(kù)群聯(lián)合調(diào)度方式的復(fù)雜性，而且使制定的調(diào)度規(guī)則更切合實(shí)際優(yōu)化調(diào)度過(guò)程，增強(qiáng)了調(diào)度規(guī)則的實(shí)效性。 (4)提出一種汛限水位實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)控制方法，并給出相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算方法?；谘聪匏粚?shí)時(shí)動(dòng)態(tài)控制的新理念，利用退水預(yù)報(bào)計(jì)算入庫(kù)洪量，

6、根據(jù)上、下游面臨時(shí)刻的工情、雨情、水情、災(zāi)情預(yù)測(cè)洪水預(yù)見(jiàn)期內(nèi)的預(yù)蓄預(yù)泄能力。同時(shí)，依托短期降雨預(yù)報(bào)，在保證大壩與下游防洪不成災(zāi)的前提下估算后續(xù)起調(diào)水位。在此基礎(chǔ)上，將實(shí)時(shí)預(yù)蓄預(yù)泄能力與后續(xù)起調(diào)水位相耦合，建立汛限水位實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)控制模型。最后利用概率組合法對(duì)其可能產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行計(jì)算。 (5)針對(duì)水庫(kù)多目標(biāo)評(píng)價(jià)決策中指標(biāo)權(quán)重確定的難點(diǎn)，引入熵權(quán)法確定各指標(biāo)的數(shù)學(xué)權(quán)重，將其與經(jīng)驗(yàn)權(quán)重線性組合，建立基于熵權(quán)的水庫(kù)多目標(biāo)模糊綜合評(píng)判模型。改