水庫(kù)防洪分類(lèi)預(yù)報(bào)調(diào)度方式及風(fēng)險(xiǎn)淺析

龍春改LONG Chun-gai；魏改琴WEI Gai-qin

（河南省平頂山市昭平臺(tái)水庫(kù)管理局，平頂山 467337）

（Zhaopingtai Reservoir Administration Authority of Pingdingshan，Henan，Pingdingshan 467337，China）

1 水庫(kù)防洪分類(lèi)預(yù)報(bào)調(diào)度設(shè)計(jì)方法

1.1 水庫(kù)防洪分類(lèi)預(yù)報(bào)調(diào)度方式基本理念和假定 基本理念是利用有限歷史樣本資料中的氣象監(jiān)測(cè)、降雨、暴雨洪水預(yù)報(bào)信息等所有可以利用的信息，并且將歷史洪水過(guò)程進(jìn)行分類(lèi)，然后根據(jù)不同的類(lèi)型的具體情況制定相關(guān)的調(diào)度規(guī)則。

基本假定是：一類(lèi)暴雨天氣系統(tǒng)對(duì)應(yīng)一類(lèi)的洪水過(guò)程。如果某一類(lèi)的暴雨天氣系統(tǒng)再次出現(xiàn)，則可以依據(jù)其對(duì)應(yīng)的洪水過(guò)程的調(diào)度規(guī)則進(jìn)行洪水的調(diào)節(jié)。

1.2 水庫(kù)防洪分類(lèi)預(yù)報(bào)調(diào)度規(guī)則優(yōu)化設(shè)計(jì) 第一，針對(duì)已經(jīng)建造并且運(yùn)行多年的水庫(kù)。在此種情況之下，可以根據(jù)不同類(lèi)型的天氣系統(tǒng)的暴雨洪水典型，并且保證在達(dá)到安全要求的原則之下，推求相應(yīng)的類(lèi)型的防洪預(yù)報(bào)調(diào)度規(guī)則。第二，對(duì)于剛剛建立不久的水庫(kù)，除了必須根據(jù)不同的類(lèi)型且滿足安全原則之外，每一類(lèi)的規(guī)則可以用實(shí)際的進(jìn)入水庫(kù)的水的流量或者水庫(kù)水位作指標(biāo)，在設(shè)計(jì)的過(guò)程當(dāng)中還必須依據(jù)現(xiàn)有的規(guī)范和要求進(jìn)行。流程設(shè)計(jì)優(yōu)化圖如圖1 所示。

1.2.1 分類(lèi)典型過(guò)程的選取 確定分類(lèi)典型過(guò)程需要將歷史上的洪水過(guò)程的成因分析和聚類(lèi)分析相結(jié)合，并在此基礎(chǔ)之上確定分類(lèi)。當(dāng)洪水聚類(lèi)時(shí)，所選取的指標(biāo)既要充分體現(xiàn)降雨洪水過(guò)程的特征，又要對(duì)洪水分類(lèi)預(yù)測(cè)起到一定作用。

1.2.2 防洪分類(lèi)預(yù)報(bào)調(diào)度規(guī)則的選定原則

①總量的控制原則?？偭康目刂圃瓌t具體是指在選擇累積凈雨的判斷指標(biāo)值的時(shí)候，需要大于等于同一個(gè)頻率所設(shè)計(jì)的洪水的總徑流量的深。

②分類(lèi)代表性原則。因?yàn)榉诸?lèi)典型過(guò)程存在著差異，介于這個(gè)因素的考慮，對(duì)于同一量級(jí)的洪水的泄流判斷指標(biāo)，應(yīng)該要依據(jù)具體的洪水類(lèi)型再進(jìn)行相應(yīng)值的選擇。

1.3 實(shí)例分析——昭平臺(tái)水庫(kù)防洪預(yù)報(bào)調(diào)度規(guī)則設(shè)計(jì)

1.3.1 防洪標(biāo)準(zhǔn)及主要技術(shù)參數(shù) 昭平臺(tái)水庫(kù)將汛期劃分為主汛期、過(guò)渡期、后汛期三個(gè)階段。經(jīng)過(guò)各種方案比較，分別確定汛限水位為：6 月21 日～8 月15 日為主汛期，汛限水位167.0m；8 月16 日～8 月25 日為過(guò)渡期，汛限水位170.0m；8 月26 日～9 月15 日為后汛期，汛限水位172.0m。

主要技術(shù)參數(shù)為：100年一遇設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)洪水位177.89m，相應(yīng)庫(kù)容5.48 億m3；最大泄量4100m3/s。5000年一遇校核：校核水位180.98m，相應(yīng)庫(kù)容6.8718 億m3；泄量13551m3/s，其中楊家?guī)X溢洪道9152m3/s。

1.3.2 典型洪水過(guò)程的選擇 暴雨洪水根據(jù)天氣情況可以分為不同的類(lèi)型。在對(duì)昭平臺(tái)水庫(kù)進(jìn)行典型選擇的時(shí)候，可以分別選擇在1975年8 月4 日的洪水、1992年5月4 日和2000年7 月21 日這三次洪水作為不利典型。

1.3.3 調(diào)度規(guī)則指標(biāo)的選擇和推求 第一，推求各典型設(shè)計(jì)的洪水降雨過(guò)程。首先是要將不同頻率的五日設(shè)計(jì)洪水的徑流深減掉基流所折合出的徑流深。然后將所求出的值加上典型洪水的扣損值就會(huì)求出不同頻率設(shè)計(jì)洪水次降雨的總量。最后再利用同倍比將系數(shù)和典型洪水的降雨過(guò)程放大，就能推求出不同頻率設(shè)計(jì)洪水降雨的過(guò)程。第二，利用“降雨扣損法”來(lái)對(duì)不同設(shè)計(jì)頻率洪水凈雨的時(shí)程分配進(jìn)行推求。

1.3.4 規(guī)則的合理性檢驗(yàn) 對(duì)昭平臺(tái)水庫(kù)防洪預(yù)報(bào)調(diào)度規(guī)則進(jìn)行合理性的檢驗(yàn)，在這里選擇2010年發(fā)生的大洪水作為例子，進(jìn)行相關(guān)分析。

2010年7 月18 日晚23 時(shí)，水庫(kù)上游中湯以上開(kāi)始降暴雨，隨后暴雨逐漸向中湯以下推進(jìn)，到19 日1 時(shí)左右水庫(kù)上游普降大暴雨。7 月19 日1 時(shí)，水庫(kù)入庫(kù)流量由205 立方米/秒逐步加大，到4 時(shí)僅3 個(gè)小時(shí)的時(shí)間，入庫(kù)流量增大到最大9252 立方米/秒。7 月18 日的流域日平均降雨量為141 毫米，庫(kù)水位由18 日8 時(shí)的164.75 米上升到19 日8 時(shí)的169.62 米，一日庫(kù)水位上漲4.87 米。

2 風(fēng)險(xiǎn)分析——模糊綜合風(fēng)險(xiǎn)分析

洪水預(yù)報(bào)方案的風(fēng)險(xiǎn)是指：在假定的凈雨、峰現(xiàn)時(shí)間、洪峰流量的預(yù)報(bào)誤差，以及保證這三者之間是獨(dú)立無(wú)關(guān)的情況之下。在進(jìn)行降雨徑流的預(yù)報(bào)過(guò)程當(dāng)中，凈雨的預(yù)報(bào)誤差△R比規(guī)范所允許的誤差δR更大，峰現(xiàn)時(shí)間的預(yù)報(bào)誤差△T比之規(guī)范的δT更大，洪峰流量的預(yù)報(bào)誤差△Qm比之規(guī)范的δQm更大。那么三者當(dāng)中至少會(huì)有一種發(fā)生的概率，可以用以下的概率進(jìn)行描述：

然后再根據(jù)定義來(lái)確認(rèn)各預(yù)報(bào)變量的功能函數(shù)是：

那么各自的風(fēng)險(xiǎn)就可以用以下的式子進(jìn)行表述：

則系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)率就是：

因?yàn)楹樗念A(yù)報(bào)方案的預(yù)報(bào)風(fēng)險(xiǎn)臨界準(zhǔn)則具有一個(gè)特性，那就是模糊性，所以可以引入模糊數(shù)∈來(lái)表示漸變的過(guò)程。從而得出洪水預(yù)報(bào)方案各預(yù)報(bào)變量和預(yù)報(bào)系統(tǒng)的模糊綜合風(fēng)險(xiǎn)率分別是：

3 結(jié)語(yǔ)

以上通過(guò)對(duì)水庫(kù)防洪分類(lèi)預(yù)報(bào)調(diào)度方式的設(shè)計(jì)研究，并且在對(duì)水庫(kù)防洪分類(lèi)預(yù)報(bào)調(diào)度方式進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，因?yàn)樗罁?jù)的設(shè)計(jì)洪水、典型洪水等眾多的因素存在不確定性，所以在制定相應(yīng)的調(diào)度規(guī)則或者實(shí)際指導(dǎo)的時(shí)候常常會(huì)存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。為了調(diào)度方式的可行性和安全考慮，也進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)分析方式的探究。

[1]張靜.水庫(kù)防洪分類(lèi)預(yù)報(bào)調(diào)度方式研究及風(fēng)險(xiǎn)分析[D].大連理工大學(xué),2007.

[2]翟宜峰,侯召成,曹永強(qiáng).水庫(kù)防洪分類(lèi)預(yù)報(bào)調(diào)度設(shè)計(jì)方法研究[J].水力發(fā)電學(xué)報(bào),2006(04).

[3]曹永強(qiáng).汛限水位動(dòng)態(tài)控制方法研究及其風(fēng)險(xiǎn)分析[D].大連理工大學(xué),2003.