基于Copula-Monte Carlo法的水库防洪调度多目标风险分析

考虑干支流洪水不确定性对水库防洪调度的影响,提出了一种基于Copula-Monte Carlo(Copula-MC)法的水库防洪调度多目标风险分析方法,定量描述汛期干支流洪水不确定性给水库防洪调度决策带来的风险,并利用基于组合权重的理想点法对各调度方案进行多目标风险决策,最后将该方法应用于向家坝水库防洪调度风险分析中,计算了不同调度方案下水库自身和下游防洪区的风险,并通过决策给出了最优调度方案,为向家坝水库防洪优化调度提供技术支持。     

多风险因素影响下的水库防洪调度风险综合评估研究

汛限水位是水库协调防洪与兴利关系的关键控制点,合理设置汛限水位,是实现洪水资源化的重要途径。在考虑多种风险因素影响下,构建风险综合评估指标体系,建立综合评估模型,对水库防洪调度风险进行综合评估;以陆浑水库为例,探讨了多种汛限水位方案的可行性;结果表明:在考虑设计洪水过程、洪水预报误差、水库调度滞时、水位-库容关系四种风险因素影响下,陆浑水库前汛期汛限水位可抬高至318.7 m,兴利库容可增加0.64 m~3;后汛期汛限水位可抬高至319.2 m,兴利库容可增加0.66 m~3。该研究为水库防洪调度风险综合评估研究提供了技术支撑,并为陆浑水库实际防洪调度风险研究了提供科学参考。     

梯级水库联合防洪调度风险计算模型

入库径流随机性的存在使得梯级水库群联合防洪调度面临一定的风险,针对梯级水库调度的各个目标建立了联合防洪调度风险评价指标体系,以洪水预报中偶然误差的正态量化为基础,提出了入库洪水过程的随机模拟方法,基于对洪水频率进行分级考虑的思想构建了梯级水库群联合防洪调度风险计算模型,并给出了基于模拟最大熵理论的求解方法。应用于溪洛渡和三峡水库的联合防洪调度算例分析表明：该方法与模型合理可行,能够给出不同预报误差时的风险大小,具有一定的适用性,为调度决策提供参考。     

川渝河段梯级水库联合防洪调度风险评价

金沙江下游四座梯级水库联合调度防洪风险评价能科学地衡量其防洪风险性,为长江中下游川渝河段的防洪安全提供保障。针对防洪调度中的风险问题,基于联合防洪调度方案,通过建立以削峰幅度、防洪风险率、水位变幅和下泄流量超标风险率为指标的风险评价体系,并采用蒙特卡罗法进行风险模拟,构建了基于灾害学的防洪调度风险评价模型,评估了不同来水频率和水库起调水位下的防洪风险。研究表明：在可行起调方案集下,乌东德、白鹤滩两库的削峰幅度随两库起调水位升高呈下降趋势,溪洛渡、向家坝两库削峰幅度在7%以下,金沙江下游梯级水库的入库洪水危险性小;各水库未出现最高库水位超出相应频率防洪高水位（乌东德975 m,白鹤滩825 m,溪洛渡600 m,向家坝380 m）的情况,水库的水位变幅均未超过安全变幅范围,库区整体防洪风险低,川渝河段的防洪风险在可控范围内;当发生较小洪水时下游防护对象的承灾能力较好,保护区控制站的下泄流量低于防洪安全标准值,下游防护对象的防洪风险低,但发生干支流恶劣洪水遭遇（如2012年型1%洪水）时,其遭遇破坏的可能性大,风险超出防洪标准,保障防洪安全需要支流水库配合干流水库联合防洪。模型可有效评估川...     

基于MOLA的水库群实时防洪多目标优化调度模型

水库群实时防洪优化调度作为一种重要的非工程措施,可以通过较少的投入降低洪水灾害带来的损失,起到流域防洪减灾作用。考虑了各水库自身安全和下游防洪点安全,以下游防洪控制断面最大过水流量最小、各水库最高水位最低为目标函数,建立了水库群实时防洪多目标优化调度模型;引入“滤波算子”,提出一种改进多目标利希滕贝格算法（Multi-Objective Lichtenberg Algorithm,MOLA）,进行模型求解,得到水库群实时防洪调度多目标方案集,增强优化调度解在防洪调度实际应用中的可操作性;最后,提出一种基于层次聚类和Pareto前沿物理意义的综合筛选法,对Pareto前沿上的众多调度方案集进行聚集和筛选,选取有限代表解供决策者进行选择,增加防洪决策的聚焦性。研究以淮河史灌河水系为例,进行了水库群实时防洪多目标优化调度模型的应用研究,结果表明：基于改进MOLA的水库群实时防洪多目标优化调度模型计算效率高、实用性较强;采用梯度分析法定量分析了鲇鱼山水库最高水位、梅山水库最高水位、蒋家集断面最大过水流量之间的多目标互馈关系,结果表明梅山水库水位变化对蒋家集断面的组合流量影响更为显著,梅山水库可...     

水库短期发电调度方式评价研究

针对水库短期发电常规调度、优化调度应用于实际生产时存在的效益偏低、风险较偏大等问题,首先在深入分析上述两种调度方式的基础上,将两者优势互补,提出了一种常规、优化结合调度方式;其次结合生产实际,建立了水库短期发电调度方式评价指标体系,并采用事后评价方法对各调度方式在实际生产中的应用效果进行了评价;最后以堵河流域小漩水库为例进行了实例计算。结果表明,结合调度方式综合了常规调度与优化调度的优势,能够在保持低风险的前提下有效提升水电站的发电效益,对水库短期发电调度生产实践具有一定的指导意义。     

基于空间风险对冲思想的梯级水库蓄洪模式研究

汛期开展梯级水库联合防洪调度对保障下游和水利工程安全,实现洪水资源化利用有重要意义。为实现高效的水资源调度以兼顾水库效益和水库及下游防护对象的安全,基于空间风险对冲的思想,从"等比例蓄水"出发推导出了梯级水库蓄滞洪量分配规则,将梯级水库系统所需蓄滞洪量的总量按照各水库的可用防洪库容在系统总可用防洪库容中的占比进行分配。以2座虚拟水库组成的梯级水库系统为例,建立评价指标体系分析基于空间风险对冲思想的蓄洪模式与常规蓄洪模式的调洪结果差异。结果表明:新模式可降低梯级水库蓄洪过程中的系统风险,提高系统效益,调度后的水位和流量过程更加平稳,对于制定梯级水库联合调度运行方式具有参考作用。     

抬高水库汛限水位的洪水资源化利用研究

以河北洋河水库汛限水位分析为例，采用水库洪水调度多目标动态规划模型，模拟计算了不同频率入库洪水下水库不同汛限水位所对应的蓄、泄洪关系。在此基础上建立了综合考虑入库洪水、水库安全运行、下泄洪水超下游地区防洪标准、下泄洪水减少导致下游生态环境用水破坏等不确定性因素的水库汛限水位抬高风险评估模型与多目标风险决策模型，并对不同汛限水位下洪水资源化利用效益进行了计算，得出了不同频率入库洪水下的水库最优分期汛限水位方案。     

水电站水库群多目标联合调度风险评价决策研究

水电站水库群多目标联合调度涉及不确定性因素众多,寻求风险可接受水平下的最佳调度方案存在诸多困难。一方面对梯级水电站水库群联合调度过程中产生的各类风险进行综合分析,并在此基础上构建联合调度风险评价指标体系及多目标风险决策模型,另一方面基于熵权法确定权重的思想确定多个风险评价指标的权重,并采用逼近于理想解（TOPSIS）的方法对模型的非劣解集方案进行优选排序,以获得最佳调度方案。溪洛渡-三峡梯级水库群联合调度的实例应用结果表明,所建模型与方法能兼顾各个调度部门的效益与风险,并为管理人员的调度决策提供一定的技术支撑。     

龙角山水库采用动态汛限水位对雨洪资源的利用研究

为了缓解乳山市的水资源危机,提高水库对雨洪资源的利用能力,以龙角山水库为研究对象进行水库动态汛限水位控制研究。采用Fish最优分割法、峰量综合控制法等方法推求动态汛限水位。依据水库和下游安全确定前汛期汛限水位为41.43m、主汛期汛限水位为41.32m、后汛期汛限水位41.41m。在防洪风险不变的情况下利用该水位对2007年和2009年的汛期进行调度演算,与现状相比提高了水库对汛期雨洪资源的利用率。随着水文预报和防洪系统的建设,利用动态汛限水位,水库可以最大程度的多蓄水充分利用雨洪资源、缓解乳山市的水资源供需矛盾。     

广西澄碧河水库防洪优化调度与水库兴利效益增加研究

运用土坝漫坝风险分析理论对广西澄碧河水库整个汛期抬高防洪限制水位和分期抬高防洪限制水位运行进行漫坝风险计算与分析,在不降低大坝防洪标准以及水库大坝漫坝风险控制在标准值范围内的前提下提出水库防洪优化调度方案,即水库汛前期以原防洪限制水位185.00 m迎洪,9月初起逐步将防洪限制水位提高到187.20 m,从而增加水库发电与其他方面的效益。     

广西澄碧河水库防洪优化调度与水

运用土坝漫坝风险分析理论对广西澄碧河水库整个汛期抬高防洪限制水位和分期抬高防洪限制水位运行进行漫坝风险计算与分析，在不降低大坝防洪标准以及水库大坝漫坝风险控制在标准值范围内的前提下提出水库防洪优化调度方案，即水库汛前期以原防洪限制水位185.00m迎洪，9月初起逐步将防洪限制水位提高到187.20m，从而增加水库发电与其他方面的效益。     

基于RVA的建库后下游河流生态风险评价研究

为探索水库修建后对下游河流生态环境的影响,基于RVA(变化范围法)思想选取能反应建库前后下游生态环境变化的一系列指标,构建了水库下游河流生态风险评价指标体系.并在采用风险指数法与RVA法对其进行估计量化和权重确定的基础上,针对生态风险评价工作及人类对生态环境认识程度本身所具有的模糊性,将生态风险量化为5个等级标准,建立了水库下游河流生态风险的模糊综合评价模型.实例计算表明,该方法能定量给出水库下游河流生态风险综合评价结果,对水库建成后生态风险评价及管理工作具有一定的参考价值,有助于河流的可持续开发利用与生态环境的进一步改善.     

设计洪水不确定性对水库极限风险的影响研究

以漳河流域岳城水库为例,选取30场实测洪水过程作为典型洪水,分别从放大方法不确定性和典型洪水不确定性角度,分析设计洪水不确定性时水库极限风险的影响.以水库校核洪水位为极限风险控制指标,在给定调度规则下对不同汛限水位方案进行调洪,得到水库调洪最高水位和防洪极限风险率.通过综合分析,认为保守情况下可将主汛期汛限水位抬升至132.50 m(提高0.50 m),冒险情况下可将汛限水位抬升至134.00 m(提高2.00 m).     

龙滩水库分类洪水防洪调度规则研究

针对龙滩水库原调度规则精细程度不足的问题,结合流域洪水类型多样化的特点,推求优化了龙滩水库分类洪水防洪调度规则。该规则的优化思路主要分为3个步骤:(1)从调度可操作性和实用性出发,将不同量级的预报信息纳入调度规则中作为判别条件,构建自识别控泄方式,并拟定包含预报变量和控泄变量的分类洪水调度规则一般形式;(2)以控制断面场次洪水集加权平均削峰最大为优化目标,通过模拟调度优选预报变量和控泄变量;(3)选取不同类型的典型洪水检验分类洪水调度规则的优越性。实例研究表明,分类洪水调度规则能充分发挥龙滩水库的防洪效益,有效改善不同类型洪水的调度效果,具有较强的可操作性和实用性。     

大型城市原水系统水质变化过程评价方法研究

基于单因子指数评价方法及污染指数法的评价思路构建单因子污染指数评价指标,综合考虑水库蓄水量、水质变化过程等因素的前提下,从单个水库及整个原水系统两个层次出发,分别提出水库水质指数评价方法及系统水质指数评价方法,并将其应用于深圳市原水系统水质水量联合调度研究中,评价结果能够综合反映水库及原水系统水质变化过程的特征信息及调度周期中的平均水质情况,验证了方法的可行及合理性,为大型城市原水系统水质评价提供了新的思路。     

逐次优化算法在梯级水库防洪优化调度中的应用

根据流域防洪优化调度问题,分析梯级水库来水量、下泄能力与河道防洪控制点洪峰流量之间的内在联系,提出了洪水调度模型与逐次优化算法的联合求解方法。实例结果表明,该方法成功地为洪水实时调度及防洪系统规划提供了一套简捷、高效而又符合实际的模型和解法。     

考虑水电调蓄的西江水库群应急防洪调度研究

围绕西江流域应急防洪调度的需求,建立了考虑中大水电调蓄的水库群应急防洪优化调度模型。该模型针对西江流域应急防洪的实际问题,在充分利用防洪水库防洪能力的同时,进一步发挥中大水电安全库容的调节作用,有效提升了西江流域滞洪削峰的能力。模型以各水库调洪起止时间及阶段泄量为优化变量,以控制断面最大削峰为优化目标,通过求解计算得到优化的水库群应急防洪调度方案。同时,模型实现了通用化开发,可动态选择流域控制断面及库群调洪方式,并能够适用不同的洪水类型及防洪目标。通过对不同类型洪水的调节演算及结果分析发现,库群应急优化调度比常规调度在不同防洪断面针对不同类型的洪水平均削峰效果至少提高30%,考虑中大水电调蓄的西江水库群应急防洪调度对提高西江流域应急防洪能力具有重大现实意义。     

山丘区小型水库大坝防洪标准的模糊综合评判方法

分析了现行小型水库防洪标准确定方法存在的问题。在此基础上,以总库容、灌溉面积、最大坝高和重要性为因素集,以大坝各等级为备择集,建立了小型水库防洪标准模糊综合评判模型。根据该模糊综合评判模型确定的大坝等级,以及大坝等级与防洪标准关系曲线,求得大坝的防洪标准。算例分析结果表明,该模型评价客观合理,有效地消除了过去在确定防洪标准中的人为性。     

高关水库汛限水位动态控制方法应用研究

水库汛限水位动态控制是汛期提高洪水资源利用率的重要途径,本文结合高关水库实际情况,对其开展汛限水位动态控制方法的分析与运用,引入了降雨及洪水预报支撑下的预蓄预泄法、预泄回充法和洪水预报调度法,并对其进行了风险分析。选取了2007年的一场洪水为例进行调度,且与原常规调度方式比较。结果表明:预蓄预泄法、预泄回充法和洪水预报调度法均能较好地运用于高关水库的实际调度过程中,在满足设计防洪标准要求的前提下,合理将这3种方法结合,不仅能适当提高汛限水位增加效益,而且能更有效地拦蓄洪水尾部,将汛限水位保持在理想位置。