考慮洪水時空相關性的梯級水庫防洪系統風險分析方法

《考慮洪水時空相關性的梯級水庫防洪系統風險分析方法》是依託華中科技大學，由閆寶偉擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：考慮洪水時空相關性的梯級水庫防洪系統風險分析方法
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：閆寶偉

中文摘要

將傳統確定性的梯級水庫聯合調洪演算微分方程組視為隨機微分方程組，隨機項來源於洪水地區組成和調洪過程的不確定性，受洪水時空相關性的影響。梯級水庫防洪系統的風險相應的包括洪水地區組成的風險和梯級水庫聯合調洪過程的風險兩部分，採用多變數聯合分析方法構造地區洪水的聯合分布，推求梯級水庫設計洪水的可能地區組成及相應的風險水平；運用隨機過程理論，探討梯級水庫防洪系統風險由上游向下游、由洪水過程向調洪過程的傳遞機理，解析隨機項的擴散係數與洪水過程方差的關係，建立能間接反映洪水時程相依的梯級水庫聯合調洪演算隨機微分方程組，推求梯級水庫庫水位過程的聯合機率密度，揭示不同洪水地區組成方案下梯級水庫防洪系統的風險演化規律，為流域防洪安全決策提供科學依據。

結題摘要

研究工作圍繞梯級水庫防洪風險分析中的關鍵科學問題展開了系統的、深入研究，取得了實質性研究進展和豐富的研究成果，在國內外重要學術期刊發表論文6篇，其中SCI收錄2篇，EI收錄2篇，中文核心2篇；另外還有一篇中文核心待刊出，一篇英文在投；參加國內學術會議專題報告或講座4人次；培養博士研究生2名，碩士研究生4名。 研究工作針對多變數聯合分析中存在的尾部相關性，提出了一種基於Bootstrap的Copula函式尾部相關性擬合優度檢驗方法，用以確定適用於描述洪水、乾旱等極值水文事件的Copula函式類型；通過分析上游來水與區間來水的空間相關性，基於Copula函式推求了兩種具有統計意義的梯級水庫設計洪水地區組成，即條件期望地區組成和最可能地區組成；通過拉普拉斯變換和數學歸納，求解了河道匯流系統的n階常係數線性微分方程，得出了非零初始條件下Nash瞬時單位線推演河道匯流的完整公式，用於梯級水庫河道洪水演算和實時預報；考慮預報誤差引起的輸入過程的隨機性，以隨機動力學的視點，藉助隨機微分方程的求解，研究了預報誤差在河道洪水演算過程中的傳遞特徵，分析了梯級水庫系統上游預報誤差對下游預報精度的影響，揭示了防洪風險由上游到下游的演化規律；由確定性係數的定義推導了洪水過程預報誤差的分布規律，採用水庫調洪演算的隨機微分方程，將洪水過程的預報誤差轉化為庫水位過程的不確定性，藉助隨機微分方程的求解，提出了水庫防洪預報調度的風險計算方法，解析了防洪風險由洪水過程向調洪過程的傳遞機理。