考虑不确定性的水库防洪调度研究

来源 :西安理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:woaiwojiaren5210
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我国具有丰富的水资源,但其降雨分布十分不均,且降水主要集中在汛期,从而导致我国很多地区遭受到频繁的洪涝灾害。水库防洪调度作为解决洪涝灾害和提高水资源利用率的重要手段,但从规划设计到实际运行过程中存在着众多不确定性因素,因此本文针对水库防洪调度问题中,从水库规划设计阶段设计洪水的不确定性和实际运行中预报信息的不确定性两方面展开。以汉江上游安康水库为研究对象,首先采用Copula函数建立了洪峰与最大三日洪量的联合分布模型,计算了不同重现期标准下的双变量设计洪水,并评估了样本不确定性对设计洪水计算的影响;其次,采用三角模糊数分析法计算了不同汛限水位调整的风险率,评估了不同汛限水位调整的模糊区间;最后,建立了考虑预报不确定性的水库随机多目标防洪优化调度模型,获得不同目标偏好下的Parteo最优解以及相应的水库实时调度图。本文主要研究内容及结论如下:(1)采用Copula联合分布函数建立了峰量联合分布模型,计算了联合重现期、同现重现期以及二次重现期标准下的联合设计值,并与安康水库原设计值进行对比,采用蒙特卡洛法对原始样本进行了重抽样,结果表明:在重现期水平较高时,洪水联合设计值与原设计值相比较小,在重现期水平较低时,洪水联合设计值较大;随着重现期的增加,不确定性也随之增大,对流域水利工程设计值计算的可靠性提出了巨大挑战。(2)通过引入三角模糊数的概念,将传统的水库风险指标从一个确定的值转化为区间数,更符合实际的变化。以百年一遇考虑不确定性的设计洪水做为输入并采用水库原防洪调度规则进行调洪演算,计算得到相应的模糊风险率区间值,结果表明:上限、下限及中值风险率变化基本一致,当汛限水位为328m时,水库的模糊风险率呈现明显增加,因此,安康水库汛限水位的动态控制域取325m-327.5m的决策较为合理。(3)采用Copula函数推求未来不同预报时刻之间的转移概率矩阵,并以此作为输入,建立了考虑预报不确定性的水库随机多目标防洪调度模型,以坝前最高水位最低和最大下泄流量最小作为目标函数,获得不同Parteo最优解下的水库实时调度规则,结果表明:随着预见期的增加,转移概率越分散,说明预见期越长,预报不确定性越大;当水库下泄流量越小,则会导致水库坝前水位增加,因此,控制通过下游防洪对象的流量,势必会增加水库自身的溃坝风险,两个防洪目标之间存在一定的竞争互馈关系。
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