耦合天气系统的英那河水库防洪调度研究

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水库调度在防洪减灾中发挥着重要作用。随着现代化防洪体系的建立,常规水库调度方式已很难满足水库调度的需求。针对中小流域以面临时刻的水雨情制定的预报调度方式,存在着预见期较短,预报准确率较低等问题,近些年来数值预报开始逐渐应用于水库调度中。虽然数值预报精度得到提高,但单独依据降雨预报信息的可靠性仍较低,故应结合降雨的天气系统进行相应分析。本文以英那河水库为工程背景,分析降雨预报信息的可利用性,归纳总结流域天气系统及相应暴雨特征,最后以天气系统为主,结合降雨预报信息制定水库的预泄调度策略。主要研究内容与成果如下:(1)降雨预报信息的利用可有效延长洪水的预见期,但其误差容易给水库防洪调度带来一定的风险,本文重点研究TIGGE降雨集合预报信息应用于水库防洪调度的可行性。选取NCEP和ECMWF两个的预报中心发布的数据,利用TS评分和Bias评分等方法,分析预报中心的预报技巧和精度。以预报技巧和精度更高的ECMWF预报中心的预报信息为研究对象,从误差特征、实际降雨概率分析、天气能量释放规律多个方面分析不同降雨阶段不同时间尺度降雨预报信息的可利用性。结果表明,短期预报降雨中24h预报降雨可用于指导水库决策,但可利用性一般,需进一步考虑结合天气系统。(2)由于仅考虑降雨预报信息并不满足中小流域水库防洪调度的要求,本文重点分析影响英那河流域暴雨的天气系统及暴雨特性,研究暴雨特性与天气系统之间关系。归纳整理了影响英那河流域降雨的主要天气系统,并利用相似性方法确定当多个天气系统复合作用时,起主要影响的天气系统。以此为基础,分析不同天气系统的暴雨特征,并结合实例分析了降雨时的高空形势、水汽条件、动力条件。结果表明,气象条件与降雨关系密切,分析降雨时需考虑此因素。(3)为进一步提升水库的防洪能力,在利用降雨预报信息的基础上,本文重点耦合影响暴雨的天气系统,以指导水库决策。分析不同天气系统下,预报降雨与实测降雨之间的误差,结果显示预报降雨均偏大。结合气象要素确定气象因子,分析是否利雨,以气象因子、天气系统、预报降雨确定四个不同的预泄雨量。基于分析结果制定考虑天气系统、气象条件、累积降雨量、预泄水量、24h预报雨量、4d预报雨量的决策树,预泄五种不同雨量的调度方式。结果表明,将新的调度方式用于指导水库调度,与常规调度相比,很好地起到了延长预见期,降低最高库水位,减小防洪压力的目的,耦合天气系统指导水库决策效果较为显著。最后对全文进行了总结,且对有待进一步深入研究的问题进行了展望。
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