不同防洪標準水庫群實時洪水的風險調控模型研究

《不同防洪標準水庫群實時洪水的風險調控模型研究》是依託武漢大學，由付湘擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：不同防洪標準水庫群實時洪水的風險調控模型研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：付湘
• 依託單位：武漢大學

項目摘要

在不顯著改變不同防洪標準水庫原有防洪調度規則的前提下進行洪水風險聯合調控，發揮上游乾支流水庫對中下游的防洪作用、解決汛末梯級水庫間的競爭性蓄水和累積影響問題，存在許多技術和風險協調問題值得研究。針對該問題提出了不同防洪標準水庫群實時洪水的風險調控模型研究這一課題。該課題以長江三峽水庫及其上游乾支流防洪控制性水庫群為研究對象，採用水文科學、水動力學、數學最佳化技術、風險科學、計算機技術等多學科交叉的研究方法，研究基於不同防洪標準水庫防洪調度規則的風險均衡控制指數、建立風險均衡指數控制的汛期分期庫群多目標實時防洪調度模型、分析模型不同計算方法的尋優機理。以揭示汛期不同防洪標準庫群聯合調度的風險轉移與調控規律，提出更為可靠的風險分擔模式，增加庫群的汛末蓄滿保證率，為實現庫群聯合防洪調度的風險管理提供理論基礎和方法體系。

結題摘要

本項目研究對象為長江乾支流防洪控制性水庫群，在不顯著改變不同防洪標準水庫原有防洪調度規則的前提下進行洪水風險聯合調控，為保障防洪安全提供基礎理論和科學支撐。 通過分析三峽上游乾支流控制性水庫形成後面臨的防洪問題，按照上游水庫水庫單獨攔蓄和上游乾支流水庫共同攔蓄時的防洪庫容投入比例，確定上游水庫攔蓄對流域防洪庫容投入量的影響係數值，提出汛期水庫群預留防洪庫容總量及分配方式，揭示不同防洪標準水庫防洪調度規則的動態風險分擔機制。 水庫進行洪水調度時，對常規防洪調度規則的合理性描述不足而限制了其套用的問題，根據水庫不同防洪對象的精細程度要求，結合預見期內水庫預報最大洪水和實時水位，擬定分級防洪預報調度規則，建立帶有懲罰機制的防洪調度規則參數最佳化模型，並提出改進遺傳算法求解該模型，即通過混沌算法、混沌變異操作與適應度差值進化改善初始種群質量、提高算法局部與全局搜尋能力，實現參數控制的防洪預報調度規則。 三峽水庫汛末能否順利蓄水至正常蓄水位關係到長江中下游的用水安全，由於三峽上游眾多梯級水庫也是從汛末開始蓄水，將與三峽水庫產生競爭性蓄水問題，為了使三峽水庫順利蓄水和最大程度保證上游各梯級電站的經濟效益，在分析長江上游乾支流水庫汛末蓄水對三峽水庫蓄水影響的基礎上，根據水能價值原理，提出了不影響三峽水庫蓄滿的上游水庫群蓄水分配方法。解決汛末水庫之間的競爭性蓄水問題，揭示流域水文同步性下水庫群的蓄水分配機制。 針對水庫未來入流的隨機性、用水目標的不確定性、以及水庫調度方法的不同而導致水庫調度結果的隨機性質，運用蒙特卡羅法和拉丁超立方抽樣法，計算不同精度降雨不確定性傳播過程的實時防洪調度風險，提出水庫多目標的可靠性、回彈性、脆弱性與防洪風險之間的相關關係，建立綜合利用水庫調度模型的調度性能風險評價指標體系。從洪水風險的產生、傳播到防洪調度這樣一個整體揭示庫群洪水風險轉移與調控規律，為庫群聯合防洪調度的風險調控提供新的理論與方法。