A quantitative model for danger degree evaluation of staged operation of earth dam reservoir in flood season and its application

Based on the natural disaster risk evaluation mode, a quantitative danger degree evaluation model was developed to evaluate the danger degree of earth dam reservoir staged operation in the flood season. A formula for the overtopping risk rate of the earth dam reservoir staged operation was established, with consideration of the joint effect of flood and wind waves in the flood sub-seasons with the Monte Carlo method, and the integrated overtopping risk rate for the whole flood season was obtained via the total probability approach. A composite normalized function was used to transform the dam overtopping risk rate into the danger degree, on a scale of 0-1. Danger degree gradating criteria were divided by four significant characteristic values of the dam overtopping rate, and corresponding guidelines for danger evaluation are explained in detail in this paper. Examples indicated that the dam overtopping danger degree of the Chengbihe Reservoir in China was 0.33-0.57, within the range of moderate danger level, and the flood-limiting water level （FLWL） can be adjusted to 185.00 m for the early and main flood seasons, and 185.00-187.50 m for the late flood season. The proposed quantitative model offers a theoretical basis for determination of the value of the danger degree of an earth dam reservoir under normal operation as well as the optimal scheduling scheme for the reservoir in each stage of the flood season.

Risk analysis of dynamic control of reservoir limited water level by considering flood forecast error

Flood control forecast operation mode is one of the main ways for determining the upper bound of dynamic control of flood limited water level during flood season. The floodwater utilization rate can be effectively increased by using flood forecast information and flood control forecast operation mode. In this paper, Dahuofang Reservoir is selected as a case study. At first, the distribution pattern and the bound of forecast error which is a key source of risk are analyzed. Then, based on the definition of flood risk, the risk of dynamic control of reservoir flood limited water level within different flood forecast error bounds is studied. The results show that, the dynamic control of reservoir flood limited water level with flood forecast information can increase the floodwater utilization rate without increasing flood control risk effectively and it is feasible in practice.

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。模型可有效评估川渝河段防洪调度风险,为地区防洪调度风险研究和决策提供参考。

金沙江下游梯级联合调度对川渝河段防洪效果评价

金沙江下游四级梯级水库联合调度为长江川渝河段提供了防洪安全保障,对其防洪调度效果进行评价,可以科学衡量与评估川渝河段防洪调度效果,促进流域洪水资源化利用。基于金下四级联合防洪调度方案,建立防洪、发电、生态和航运4个准则下的评价指标体系,采用改进的层次分析法和熵权法,构建川渝河段梯级水库防洪调度效果评价模型,综合考虑防洪和兴利效益,评估不同来水频率和不同起调水位的梯级水库防洪调度效果;对比溪-向两库联合调度与金下四级联合调度效果,分析乌东德、白鹤滩水库建成投产对于川渝河段防洪调度及洪水资源化利用的综合效果。结果表明:①随着乌-白两库起调水位升高,金下四级防洪调度效果系数呈现先升高后降低的趋势。②对于20,30,50 a一遇和100 a一遇洪水,乌东德和白鹤滩水库分别从(965 m和795 m)、(975 m和790 m)、(955 m和790 m)、(952 m和795 m)起调时,金下四级防洪调度效果系数最大,梯级水库联合防洪调度方案最优。③乌东德、白鹤滩水库建成投产后,川渝河段洪水资源化利用效果提升。研究成果可用于多功能、多保护对象的梯级水库防洪调度效果评价,为地区防洪调度决策提供依据。

三峡水库对城陵矶防洪补偿控制水位研究Ⅱ——风险分析与运用方案

乌东德、白鹤滩水库投运后,长江上游水库群联合防洪调度为进一步提高三峡水库对城陵矶防洪补偿控制水位创造了有利条件。为提高三峡水库对城陵矶防洪补偿控制水位,针对金沙江下游梯级防洪库容投入运用条件,基于三峡坝址不同典型年的不同频率设计洪水,开展了荆江防洪和库区回水风险分析,提出了金沙江下游梯级配合三峡水库的等比例分级拦蓄方式,在确保荆江及库区防洪安全的前提下,提出了三峡水库对城陵矶防洪补偿控制水位优化运用方案,给出了金下梯级预留防洪库容与三峡水库对荆江防洪库容的等效关系。研究结果表明:提出的等比例分级拦蓄方式综合了拦量和削峰两种模式,有效利用了金下梯级防洪库容,调度效果最好;提出的水位优化运用方案具备较好的防洪减灾效果,丰富完善了长江上游水库群联合防洪调度方案,可进一步减少中下游超额洪量。研究成果可为长江水库群实际洪水调度提供技术支撑和决策参考。

高水位运行下水库防汛物资储备管理对策研究——以密云水库为例

防汛物资是抢险工作最重要物质条件,汛前必须储备妥当。近年来,密云水库高水位运行,增加了水工建筑物出现渗透破坏等隐患的风险,对水库抢险物资储备管理提出新的挑战和要求。阐述了高水位运行下的土石坝可能出现的险情、应对措施及各种抢险物资的应用场景,从抢险物资的种类、数量、管理模式、管理制度以及存在问题和建议措施分析了密云水库抢险物资储备管理现状,为水库抢险物资精细化管理提供科学依据。

基于WBS-RBS与AHP法的葠窝水库除险加固工程项目风险研究

针对大型水库除险加固工程项目管理的复杂性,本文运用WBS-RBS与AHP法对葠窝水库除险加固工程项目开展风险识别与评价。研究表明,施工组织设计、勘察设计偏差、项目管理人员的能力、现场人员的责任心及成本管理为主要风险因素,该研究可为大型混凝土重力坝水库除险加固工程的风险管理提供参考借鉴。

基于层次分析法的城市防洪风险综合评价研究

为了提高评价城市防洪风险的准确度,本文根据影响城市防洪的因素构建了城市防洪风险评价体系,确定了各评价指标在不同风险等级所对应的取值范围,并进一步结合层次分析法(AHP)计算了指标层的权重及目标层的风险等级。由工程案例计算可知,基于AHP计算的风险等级与城市防洪体系的安全鉴定报告结论一致,说明该风险评价方法具有工程可靠性和适用性。该方法也可为其他城市防洪体系的建立和风险评价提供新的途径。

Assessing Flood Risk Using Reservoir Flood Control Rules

The application of conventional flood operation regulation is restricted due to insufficient description of flood control rules for the Pubugou Reservoir in southern China. Based on the requirements of different flood control objects, this paper proposes to optimize flood control rules with punishment mechanism by defining different parameters of flood control rules in response to flood inflow forecast and reservoir water level. A genetic algorithm is adopted for solving parameter optimization problem. The failure risk and overflow volume of the downstream insufficient flood control capacity are assessed through the reservoir operation policies. The results show that an optimised regulation can provide better performance than the current flood control rules.

Basin flood control system risk evaluation based on variable sets

Flood control system risk evaluation is an effective measure for flood risk management and decisions.In order to make better flood risk decisions and thereby improve social and economic benefits,the flood control risk evaluation index system should be built to quantify and normalize flood risk effectively and efficiently.Because the current evaluation index has the binary miscibility characteristic of fuzziness and clarity,this paper establishes a new flood control system risk evaluation method based on the theory of variable sets(VS).Through a comparison of flood control risk evaluation with variable fuzzy sets(VFS) in the same basin flood control system risk evaluation,it is revealed that the new method,i.e.,flood control risk evaluation with variable fuzzy/clear mixture sets(variable sets),will be reasonable in all cases.Finally,in one case study,i.e.,the flood control system risk evaluation of Fengman Reservoir Basin,which is located in the southeast central of Jilin Province in China,the risk evaluation levels for each county in the basin as well as the whole flood risk distribution map of the basin could be provided with the new method.This provides useful information for basin flood control planning and design.

基于驱替单元的水驱油藏动用状况分类评价方法

针对油田进入特高含水后期阶段,剩余油高度分散,无效循环不断加剧,剩余油和无效循环均赋存于“井间层内”的问题,无论是挖掘剩余油还是治理无效循环,水驱开发调整都必须聚焦于“井间层内”,不断向精细化方向发展。为了精细分析和量化评价水驱油藏动用状况,提出了驱替单元是最小可控单元的概念,分析了驱替单元的5个控制因素,明确了驱替单元与其所属领地的关系。通过研究将含水率和采出程度作为驱替单元分类评价的关键指标,应用含水率和采出程度建立了分类评价标准,并且在数值模拟计算结果的基础上,对每个驱替单元进行分类评价,形成了基于驱替单元的水驱油藏动用状况分类评价方法。应用该方法对实际油藏L区块进行了评价,并对具体井别提出了调整措施,评价结果可有效指导每个最小可控单元注水、堵水、增注、调剖等控制调整措施的实施。

丹江口水库汛期优化调度实践及风险效益分析

2021年,丹江口水库在保证中下游防洪安全的前提下,通过优化调度超额完成供水计划,并且首次蓄至170 m。从南水北调中线工程通水以来丹江口水库调度实践中反映出的问题出发,结合年内不同阶段的水库优化调度方案,对2021年丹江口水库汛期调度实践的经验进行分析总结。针对优化调度带来的风险,提出了将汉口站水位作为启动预泄的参考条件、密切关注水雨情预报、利用上游水库对丹江口入库洪水进行错峰调度等应对措施;同时提出了进一步提高流域水雨情预报的预报精度并延长预见期、适当加大汛前消落深度、细化考虑蓄水秋汛期防汛限制水位台阶等研究建议。研究成果可为完善汉江流域防洪调度工作提供支撑。

深圳市石岩街道洪涝风险分析

基于MIKE flood平台,进行MIKE 11、MIKE URBAN和MIKE 21三模型耦合,构建城市洪涝模型,对深圳市石岩街道洪涝问题进行分析,包括河道防洪能力评估、管道排水能力评估、内涝风险分析及内涝发生的降雨量阈值确定。模拟结果表明:水田支流防洪能力不足2年一遇,上排河防洪能力不足5年一遇。石岩街道管道排水能力不到1年一遇的占比34.24%,满足1年一遇至5年一遇的管道占比17.59%,超5年一遇的占比48.17%,当管网标准提升至3年一遇以上就可大大提升城市排涝能力。历史上报易涝点内涝形成原因主要有:局部为低洼区,汇流面积大;管道自身排水能力不足,主要有大管接小管问题、倒坡问题、管径太小等问题;受下游河水水位顶托。分析石岩街道已上报易涝点内涝风险降雨量阈值,当3 h降雨量达20 mm时,石龙大道龙大高速出口为低风险点,降雨量达40 mm时,则变为高风险点;降雨量达60 mm时,祝龙田路龙大高速桥涵为高风险点;降雨量达70 mm时,青年路为高风险点;降雨量达80 mm时,光明路与爱群路交会口为高风险点。

中型水库除险加固涉水作业的质量安全控制

当前随着水库修建的饱和,既有水库的加固除险工程占比越来越高,对水库加固除险工程的质量控制非常重要,事关水库的加固效果的运营安全稳定的年限,研究探索水库加固除险施工质量控制体系非常重要。针对白沙河水库的加固除险施工,基于其受供水和调洪的影响下合理排布施工期。对水库的主体工程加固和混凝土支护结构的施工关键工艺提出了具体方案,并重点对混凝土和新建输水隧洞和主坝防渗墙的施工质量提出了控制措施,为白沙河水库在调洪供水周期下的顺利高质量施工提供了依据。

溪源水库汛限水位调整与防洪调度影响分析

溪源水库下游河道行洪能力的改变,使原有汛限水位难以保证防洪供水等效益的发挥。依据溪源水库实际情况,借助风险理论对水库的防洪供水风险因子进行识别,并从防洪度汛、经济效益等方面论证水位调整的可行性。结果表明,当水库的主次汛期汛限水位增至88.0m时,其最高水位和泄流量均低于设计标准,且其防洪风险率低于0.03%,工业供水效益和生活供水效益增量明显。今后应更加注重水库水资源调度的科学性和合理性,加快溪源泄洪洞建设。

龙王港流域排水防涝风险评估及规划研究

针对近年来城市洪涝灾害频发问题,以长沙市龙王港流域为例,基于城市降雨、排水管渠、水工设施、河网、下垫面及地形等现状数据,利用ArcGIS和MIKE工具构建一维管网水动力模型、一维河网模型以及二维地表漫流模型,耦合成MIKE FLOOD内涝模型。根据1年一遇、2年一遇、3年一遇、5年一遇4种不同短历时降雨条件,对现状管网排水能力进行动态模拟与分析;并根据积水深度、积水时间和积水范围等资料,采用情景模拟评估法,针对不同降雨重现期及不同边界水位情景,进行流域内涝风险评估与区划。结果表明,排水能力不满足3年一遇的管道占比约48.70%,管渠设计标准偏低,流域内涝风险较高。在此基础上,提出了“径流控制、排水系统改造、河道整治、内涝点治理、智慧排涝管理”的系统化排水防涝规划方案,经评估该规划方案满足了流域50年一遇的防涝标准,可为其他城市的排水防涝规划及管理提供参考。

三峡水库动态汛限水位洪水调度风险指标及综合评价模型研究

汛限水位是综合利用水库运行和调度的重要参数之一,也是协调防洪和兴利矛盾的焦点所在。现行的汛限水位过多地考虑了小概率洪水事件,不能充分挖掘水库汛期的兴利效益,因此,采用动态汛限水位进行调度,对综合利用水库的运行具有重要的理论意义和实用价值。根据三峡水库围堰发电期的调度规程,建立预报预泄调度模型,采用宜昌站1882-2001年汛期实测日流量资料,实现了考虑预报信息的动态汛限水位洪水调度模拟;提出了多目标风险指标体系;计算了9种动态汛限水位方案下的风险指标值,通过综合评价模型对各方案进行比较和优选,得到了相对合理的动态汛限水位方案。

水库调整汛限水位的风险效益综合分析

本文在分析水库调整汛限水位所涉及影响因素的基础上,构建了调整汛限水位的综合评价指标体系,给出了各风险指标及效益指标的估算方法。并以东武仕水库为例,计算了水库调整汛限水位所带来的风险和效益,通过考虑各指标定量单位的不统一性,提出采用模糊综合评价法来合理选择水库的汛限水位。综合考虑东武仕水库提高汛限水位的防洪风险、下游地区洪灾淹没的期望损失和风险损失、及供水发电效益等各项指标,表明该水库汛限水位从现行102m调整到104m的方案是比较合理和切实可行的。

基于贝叶斯定理与洪水预报误差抬高水库汛限水位的风险分析

水文气象预报技术的发展为水库防洪调度动态控制汛限水位提供了可能。抬高水库汛限水位可提高水库兴利效益,但有一定防洪风险。该文基于贝叶斯定理与洪水预报误差特性,提出确定汛限水位动态控制域上限的风险分析方法。以清河水库为实例,当汛限水位动态控制域上限遭遇设计频率洪水时,该文分析在不同洪水预报误差范围内,调洪最高水位超过各设计频率特征水位的概率,并应用贝叶斯定理得出各设计频率洪水发生时遭遇不同洪水预报误差的风险。结果表明,清河水库实施预报调度方式确定的汛限水位动态控制域上限127.80 m是安全的。该文提出的风险分析方法弥补了目前预报调度方式风险分析中不能直接得知不同洪水预报误差的风险的不足,充实了水库调度风险分析的理论基础,具有一定的理论意义和实用价值,可供同类型水库参考应用。

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。