《避免鋸齒狀波動的分鐘級水庫入庫流量反演方法》是依託武漢大學，由劉攀擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：避免鋸齒狀波動的分鐘級水庫入庫流量反演方法
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：劉攀
- 依託單位：武漢大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
水庫真實入庫流量是開展水庫水文預報、調度的基礎性資料。目前水庫入庫流量一般根據水量平衡方程，採用水庫壩前觀測水位和出庫流量等數據反演得到。由於觀測水位誤差的放大效應、水庫動庫容等因素的影響，所得入庫流量易出現鋸齒狀“波動”，甚至出現負值等不合理現象，入庫流量反演僅能達到小時級步長。項目擬根據入庫流量過程具有的連續性特徵(短時段內流量變化不大)，建立入庫流量的狀態方程；同時承認水庫壩前觀測水位存在誤差，建立觀測方程；基於狀態方程和觀測方程採用數據同化技術進行濾波，得到較光滑的分鐘級入庫流量過程。研究內容包括：①基於靜庫容的水庫入庫流量理論公式推導及反演計算；②基於動庫容的水庫入庫流量反演方法；③採用丹江口水庫(有入庫控制站)、三峽水庫(有多個水位觀測站)以及高壩洲水庫(入流主要為隔河岩出庫流量)等實例，評價驗證所提方法的適應性和正確性。項目可解決水庫入庫流量反演難題，理論與實踐意義重大。
結題摘要
水庫真實入庫流量是開展水庫水文預報、調度的基礎性資料。目前水庫入庫流量一般根據水量平衡方程，採用水庫壩前觀測水位和出庫流量等數據反演得到。由於觀測水位誤差的放大效應、機組出力特性曲線誤差等因素的影響，所得入庫流量易出現鋸齒狀“波動”，甚至出現負值等不合理現象，入庫流量反演僅能達到小時級步長。 項目從水庫入庫流量具有連續性這一特徵入手，提出了兩種新穎的推求入庫流量的方法：（1）解析法。以相鄰時段入庫流量變化與水位估計誤差加權求和最小為目標函式，建立矩陣方程，利用拉格朗日法求解矩陣方程，從而得到光滑的分鐘級入庫流量過程；（2）集合卡爾曼濾波。根據入庫流量過程具有的連續性特徵(短時段內流量變化不大)，建立入庫流量的狀態方程；同時承認水庫壩前觀測水位存在誤差，建立觀測方程；基於狀態方程和觀測方程採用數據同化技術進行濾波，以得到較光滑的分鐘級入庫流量過程。並對提出的方法進行檢驗：進行假擬實驗、隔河岩～高壩洲梯級水庫驗證、丹江口水庫(有入庫控制站)驗證。結果表明所提出的方法相較於以往的方法能夠得到精度更高、無鋸齒狀波動的分鐘級入庫流量過程，能夠解決水庫入庫流量反演難題。 利用實測運行數據，從水庫短期運行與水庫中長期運行的角度分別對機組出力特性曲線和綜合出力係數進行校正，以提高入庫流量的計算精度。採用SCE-UA與EnKF兩種不同的方案對三峽發電機組出力特性曲線，結果表明運用SCE-UA與EnKF均能取得較好的修正效果。其中，EnKF技術可以取得更好的修正效果，在旬尺度和月尺度下，對三峽、葛洲壩水庫水量平衡誤差的消除均達到80%以上。對綜合出力係數k的修正研究中，提出了一種推求變化的k的新方法，時空聚合法，並將其與採用常數k和由直接法得到的k在水庫發電過程中的計算精度進行對比。結果表明，採用由時空聚合法得到的k，發電模擬結果精度最高，均方根誤差RMSE為19.83，年發電量誤差僅稍大於0.4%。
