贝叶斯定理构建水库汛限水位动态控制推理模式及其风险

针对现行的汛限水位动态控制推理模式的建模假定合理性证明及风险率计算不完备性问题,以南水北调受水区的白龟山水库资料为例,应用贝叶斯定理证明了现行推理模式的建模假定是成立的,依据完备条件下风险构建新的推理模式较现行的模式结构合理,逻辑性与可操作性强.这一研究成果既有理论意义又有实用价值,可达到既保证防洪安全,又增加洪水资源量的双赢目的,有助于进一步推广应用汛限水位动态控制方法.

再论水库汛期水位动态控制的必要性和可行性

汛限水位是水库在汛期允许兴利蓄水的上限水位,在防洪中具有法定地位,是协调水库防洪与兴利的关键参数,直接影响水库效益发挥。近年水利和应急管理部门落实强监管措施的过程中,出现了强制要求水库汛期不超汛限水位的情况,导致相当多的水库汛期过度弃水、汛后无水可蓄。我国许多省份发生干旱时出现无水可供的困局,2022年长江流域历史性特大干旱情况尤甚。本文通过回顾汛限水位动态控制试点工作,论述汛限水位设置依据和实际监管中存在的问题,阐述开展汛期水位动态控制的必要性和可行性;归纳总结梯级水库运行期设计洪水、分期汛限水位和汛期水位动态控制的理论及方法;提出需要继续深入研究的科学问题和关键技术;最后建议加强水利工程基础措施建设,修改完善现有的法律法规和设计洪水计算等规范,建立符合新阶段水利高质量发展的运行机制,统筹协调防汛抗旱和洪水资源高效利用,实现水库汛期水位动态控制。

水库汛限水位动态控制综合信息模糊推理模式法及其应用

洪水实时调度中严格按照设计的汛限水位控制,即所谓的“静态控制法,”这种控制法造成一些水库汛期大量弃水,而旬末蓄不到正常蓄水位的问题。本文以申窝水库为例,建立了水库汛限水位动态控制综合信息模糊推理模式法,通过水库长系列调节计算,证明此方法在减少弃水,发电和供水等方面均有比较显著的效益。

水库汛限水位动态控制的模糊推理方法研究与应用

水库汛限水位动态控制是面向洪水资源安全利用的水库实时防洪调度的主要方式之一,以碧流河水库2005年"8.8"实际洪水过程为例,根据水库汛限水位动态控制的新理念,研究实时防洪调度中考虑综合信息的模糊推理汛限水位动态控制方法,并与常规调度方法及实际调度过程进行比较,同时进行风险及效益分析。结果表明,模糊推理方法在不增加水库及上下游防护对象风险的前提下,能抬高汛限水位,增加水库蓄水;与"8.8"洪水实际调度过程取得效益基本相同,比常规调度方法能多蓄水0.37亿m3,可创造直接经济效益近600万元。

桓仁水电站汛限水位动态控制模糊推理决策模式与应用

以桓仁水电站2005年8月实际洪水过程为例,根据水库汛限水位动态模糊控制的概念,研究实时防洪调度中考虑综合信息后的汛限水位动态控制模糊推理决策模式,并与实际调度和常规调度过程进行比较,同时进行风险及效益分析。结果表明,在不增加水库及上下游防护对象风险的前提下,能抬高汛限水位,减少水库弃水,提高效益。

水库汛限水位动态控制的实现途径

水库汛限水位动态控制是洪水资源利用的主要方式之一,提高水库洪水预报精度和延长有效预见期是实现水库汛限水位动态控制的关键所在。针对水库实时防洪调度的特点和流程,概述了新一代天气雷达、气象卫星及相关应用系统的技术进展,评价了这一技术进展在水库实时防洪调度中的重要作用,据此提出了综合应用新技术改进水库洪水预报、洪水量级判断和蓄水时机选择的技术途径。在此基础上,以海河流域潘家口水库为例,综合论证了水库汛限水位的动态控制范围,提出了汛期蓄水的控制策略与调控方法。

考虑入库洪水不确定性的三峡水库汛限水位动态控制域研究

汛限水位动态控制域是水库实施汛限水位动态控制的基础与关键。考虑影响防洪调度风险的最重要风险源,即入库洪水预报误差及洪水过程线形状的不确定性,提出风险约束条件及其量化分析方法。将入库洪水不确定性、风险分析与汛限水位动态控制域的确定过程有机结合起来,利用预泄能力约束法和Monte-Carlo模拟方法推求三峡水库汛限水位动态控制域。在不增加防洪风险的前提下,三峡水库实施汛限水位动态控制可有效地提高中小洪水资源的利用效率,利用1～3d的洪水预报信息,三峡水库汛期可增发电量6.99×108～14.45×108kW·h。研究方法对其他水库实施汛限水位动态控制也有借鉴意义。

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。

水库汛限水位动态控制风险分析研究进展

汛限水位动态控制能在不降低水库防洪标准的条件下提高水库兴利效益和水资源利用率,但由于水文系统广泛存在的不确定性,汛限水位动态控制不可避免地存在风险。在总结国内外汛限水位动态控制风险分析研究进展的基础上,指出水库汛限水位动态控制风险分析研究中存在的问题,并对值得进一步研究的问题进行了讨论。

葠窝水库汛限水位动态控制域研究与应用

水库汛限水位动态控制域十分关键.预泄能力约束法是目前确定汛限水位动态控制域的主要方法,但在实时防洪调度中可操作性差且未考虑梯级水库群的库容补偿影响.基于此,首先提出有更好可操作性的确定汛限水位动态控制域的分级预泄方法;然后研究了库容补偿对汛限水位的影响.在此基础上,以辽宁省葠窝水库为工程背景,采用分级预泄方法并考虑库容补偿影响确定了葠窝水库的汛限水位动态控制域,并制定了相应的动态控制规则.该成果经松辽流域水利管理委员会批准,并在2005、2006两年的太子河流域防洪调度中得到应用,取得了很好的应用效果.

水库汛限水位动态控制方法研究发展现状

水库汛限水位动态控制,适应了当今经济发展对水库的防洪安全与供水保障所提出的更高要求,是缓解水库防洪与兴利之间矛盾的有效措施之一。回顾了水库汛限水位动态控制新理念的提出,系统评述了汛限水位动态控制方法的研究现状,介绍了各种控制方法的要点及适用条件,并对尚需深入研究的关键性理论方法进行了展望。

基于分级预泄条件的水库汛限水位动态控制域与应用

为了解决汛限水位动态控制域主要确定方法存在的问题,采用数学模型方法进行研究,提出考虑24h降雨预报的分级预泄法确定汛限水位动态控制域,即将有效预泄时间内的泄流量划分为不同的量级,然后基于预泄能力约束法的基本理念,确定该条件下的水库汛限水位动态控制域。该方法更紧密的结合了水库防洪调度的实践,可操作性更强。

陆浑水库汛限水位动态控制风险研究

结合陆浑水库的实际,探讨了以预泄调度方式实施汛限水位动态控制所面临的风险。研究了陆浑水库实施汛限水位动态控制域、动态控制实施条件、调度方式,重点对其所面临的风险和损失进行了评价和计算。结果表明,陆浑水库以预泄调度方式实施汛限水位动态控制是可行的,在风险允许的范围内,水库经济效益大大提高。

板桥水库汛限水位动态控制域研究

针对水库汛限水位动态控制域的确定为汛限水位动态控制研究的关键问题之一,结合入库流量信息、降雨预报信息等研究确定了水库泄流量分级情况下面临时刻允许控制的库水位值,根据绘制的面临时刻允许库水位值决策支持表,得出水库各级泄流量下的汛限水位动态控制域。实例应用结果表明,该方法考虑了水库汛限水位实时动态控制阶段下游防洪安全允许的各种泄流及其与区间洪水组合的情况,具有较强的可操作性和实用价值,可用于指导水库的实时防洪调度。

青山水库汛限水位动态控制可行性分析

浙江省青山水库建成已有42a历史,上游距临安市8km,下游距杭州市约40km。青山水库建成后,分别于1987年和2002年进行过加固,上游又有新水库建成,下游河道也进行过整治。随着社会经济的发展和人口的增长,对水资源的要求也进一步提高。青山水库原汛限水位为25m,由于上、下游水利工程的建设,汛限水位需重新分析确定。通过对比青山水库历年的降雨量、来水量,采用水文统计学原理,分析青山水库来水量随年份统计规律和来水量变化情况,为青山水库开展汛限水位动态控制研究的必要性和可行性提供了合理依据。

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1 d、2 d、3 d预报精度均达到甲级标准;其区间流域未来24 h、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44.32%～86.84%。这些为实施汛限水位动态控制创造了必要条件。

建立水库汛限水位动态控制推进机制的建议

开展水库汛限水位动态控制实践,可在不降低水库防洪标准的前提下,显著提高洪水资源利用效率。分析了汛限水位动态控制中的各种附加风险源,指出动态控制中洪灾风险不可避免。提出成立专项洪水保险基金的差本构想:对开展汛限水位动态控制的水库实行强制性保险,利用动态控制获取的部分效益成立专项洪水保险差金,用于动态控制所造成事故的经济赔偿;利用法律和经济的双重杠杆,建立水库汛限水位动态控制的推进机制。

水库分期汛限水位动态控制研究

给出了分期设计暴雨、分期汛限水位和汛限水位动态控制的概念和确定方法 ,利用多变量AR(1 )模型随机展延理论 ,以门楼水库为例 ,展延了分期降水量序列 ,确定了各分期发生设计暴雨的频率及其组合频率 ,进而对汛限水位动态控制方法进行了说明 .

水库汛限水位动态控制回蓄时机的确定方法研究

合理确定汛限水位动态控制回蓄时机可以减轻水库在回蓄过程中的开闸频率。提出了动态剩余水量的概念,构建了综合考虑当前流量、峰后延迟时间、洪峰流量及峰型指数等表征洪水退水规律的指标体系,建立了动态剩余水量多元线性回归模型,提出了基于动态剩余水量确定水库汛限水位动态控制回蓄时机的方法。以河口村水库为背景进行实例研究,结果表明:采用动态剩余水量多元线性回归模型的计算结果,可以较好地实现水库汛限水位动态控制的回蓄目标。

短期降雨预报信息应用在青山水库汛限水位动态控制的可行性分析

长期以来,青山水库坝址以上流域产汇流时间较短,洪水预报预见期也较短,汛期雨洪资源分布不均匀,造成大量不必要的弃水,水资源利用率较低,同时与周边社会经济的迅速发展十分不协调。根据这些实际当中存在的问题,考虑降雨预报的水库汛限水位控制理念,采用统计学原理,分析了在距离青山水库最近的杭州未来24 h"无雨"和"小雨"量级的降雨预报精度及概率分布,结合青山水库下游防洪标准,论证了未来24小时短期无雨预报信息应用在青山水库汛限水位动态控制中是可行的,从而增加了入库洪水预报的预见期,为合理调度水库、缓解水库水资源供需矛盾提出了解决问题的一种方法。