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水库防洪预报调度风险研究

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《红水河》2017年第1期

摘要:文章首先概述了防洪预报调度风险的定义,然后依次举例分析了实施预报调度后的风险变化,接着对洪水预报的不确定分析做了深入的研究,又探究了防洪预报调度风险分析,最后对防洪预报调度判断规则的选取进行了阐述。希望文章可以在一定程度上为相关的专业学者提供参考与借鉴,如有不足之处,还望批评指正。

关键词:水库;防洪预报调度;调度风险;调度判断规则;风险识别;洪水资源

1防洪预报调度风险定义

出于调度方式的可行性与安全考虑,有必要透彻地理解防洪预报调度风险的概念。一般而言,风险率主要是由调洪时候达到的最高水位或者是由下游泄水量所决定,因此可以得出防洪预报调度风险率指的是在进行实时防洪预报调度的时候,下游的泄洪量在有预报误差存在且没有办法进行校正时会远远超过安全泄量的概率,与此同时,校核洪水位也低于水库调洪的最高水位。一般情况下,水文预报存在着较大的不确定性,这就导致了预报调度的风险率,虽然说这一风险率会受到一些自然因素的影响,但是人为行动也会左右着水库防洪预报调度的风险率,该风险率的正确与否关乎洪水资源的循环利用,因此理解防洪预报调度风险的定义具有必要性。

2水库防洪预报调度的风险识别

2.1实施预报调度后的风险变化

实施预报调度后的风险变化涉及到的环节比较的繁琐复杂,在各个阶段都必须要做好防汛准备,无论是从情报收集工作、应对策略的提出、信息汇报工作还是命令的执行等,做到及时准确的监测预报调度后的风险变化,避免造成非常不利且被动的局面,履行好水库防洪调度的职能,促进经济的又好又快发展。总之,在进行水库防洪预报调度的时候一定要符合设计的预报调度原则,在仔细考虑好可能遭遇的各种利弊损失的基础之上,对调度的策略进行适当的调整,从而协调好社会经济效益与生态环境之间的动态平衡。

2.2风险源识别

一般而言,风险源的识别主要包括两方面的内容:(1)水库实时防洪预报调度风险源的识别;(2)水库防洪预报调度设计的风险源识别。就前者而言,实时防洪预报调度主要凭借的就是洪水预报、降雨预报等各个方面的信息来进一步评判诊断洪水发生的量级,所以防洪预报调度的主要风险就是洪水预报的误差与降雨预报的差异。就后者而言,明确各种信息,比如进行调度的基本规则、调度的方式、防洪的具体水位等,这同时也是水库防洪预报调度设计的主要任务,经过对设计洪水过程的有效分类以降低水库防洪预报调度设计风险。在进行水库防洪预报调度时,要充分考虑到防洪与兴利的效益、兼顾到上下游的要求等,不仅仅是做出科学合理的调度决策,还要提高下游的防洪标准与水库的保坝标准,最终提高水资源的利用率,促进经济的可持续健康发展。

2.3风险识别

在开展防洪预报调度工作的过程之中,由于预报信息很可能会存在一些偏差,而这些偏差容易导致水库在进行防洪时候出现风险。如果预报出现漏报的时候,极易使得进行洪水调控的时候出现泄流较小或者说调洪的水位偏高等情况,严重影响到水库的防洪安全性,更有甚者会对水库大坝的安全性造成严重的影响。所谓的水库下游防洪风险是说在存在预报误差的时候,容易致使调洪工作前出现泄流较大,使得下游的防护点出现的流量严重超过安全的范围,影响下游的防洪工作,带来一定的安全隐患。供水短缺主要是由于空报误差引起蓄水量下降而导致的,由于这一风险往往比较的繁琐复杂,相关的专业技术人员更要加强对于水库防洪预报调度中的风险识别,进而保证水库周围区域的人民财产安全,维护生态环境,实现经济协调发展。

3洪水预报的不确定分析

3.1起调水位随机特征值的确定

通过一系列的调查研究可以发现,水位起调值的不确定性使得预报调度存在较大的风险。洪水调度的初始水位的随机性特征,不单单体现于防汛水位本身具有较大的不确定性,而且还包括洪水在发生的过程中会随着时间的影响而出现一切差别。在建立洪水调度演算的数学模型的时候,通常会把已经确定的初始的时间当作一个起点。当预报峰现时间较实测推迟t时间段,则意味着水库发生误蓄,t时段的入库洪量可能抬高起调水位。图1给出了预报根据时间至实测洪峰出现时间之间时距为24h条件下,甲等、乙等精度等级的峰现时间预报如图所示。考虑水库汛限水位附近的水库库容关系和泄洪能力以及调洪初始时段的入库洪水过程,即可求得不同的误蓄、误泄时间对汛限水位的影响。

3.2水文预报误差与精度评定

导致水文预报误差的原因有很多,主要包括水文检验数据存在误差、水文预报的方法导致误差以及抽取样本存在误差等,所以一般很难有效地避免水文预报误差的出现。通过相应的调查数据报告得出,水文预报误差一般而言都是呈现出两端有限的偏态分布的规律。再加之水文预报的正确率相对而言较为疏松,所以用正态分布与偏态分布两种方式并没有过大的差别,据此我们可以得出以下的结论:可以用正态分布作为水文预报误差分析的基础。防洪预报调度是以预报的洪水过程而不是实测过程为依据的。因此,在实际实施预报调度时,仅仅通过大量预报实践的检验,应用统计方法来说明预报误差的随机特性。

4防洪预报调度风险分析

4.1水库下游风险控制

水库下游风险控制指的就是在预报调度设计的时候必须要凭借洪水的起涨变化来进一步透彻地分析探究洪水量级的概率且最大化地减少错误的频发,这有利于明确水库下游所允许的极限空报误差,主要涵盖应用洪水预报信息时水库防洪预报调度风险的计算与分析和洪水预报信息应用于水库调度时的风险分析。在进行预报调度设计的时候一定要使用逐级调节滞时泄流法,在我们断定指标与相关的标准相符之后,应该停留一定的时间段来进行具体泄洪量的改变,将许可的极限误差计算方法设计出来,其在近年的水库防洪预报调度之中存在着较高普及与应用,还应该密切地结合极限控制指标的选定,它是严格依据大坝枢纽的具体情况而决定的,与此同时,也要分别选择防洪高水位与设计洪水位来当作极限控制的指标。

4.2水库风险分析

在进行实时预报调度的时候,之所以会造成严重的人为洪水,就是因为空报误差可能会提前加大泄量,所以在进行防洪预报调度的时候务必要仔细地考虑防洪预报累计的时序误差。水库风险分析在一般情况下往往将进入水库的实际流量或者说大坝前的具体水位当作对洪水量级进行判断的重要指标,设计洪水使用频率分析法来进行推求,并且在汛期的时候,水位要控制在某一个特定的区间之内,依次进行推求其他极限控制指标下的极限误差。总之,实施水库风险分析有助于最大化地提高洪水资源的利用率,进而符合提前均匀泄流的效果。

5水库防洪预报调度判断规则的选取

本文对于水库的防洪预报调度风险进行探讨主要使用的是6小时预报径流深水量为标准规范而进行防洪预报调度,之所以选取这个数值是因为通过对洪量与洪峰在水库所起作用的分析,通常6~12小时洪量起控制性作用。利用预报信息作为水库泄量的判断指标不仅有利于大大减少所需防洪库容的效果,还能够准确计算预见期内实测变幅的超越风险。另外,一般情况之下,防洪预报调度方式的判断指标往往是参考峰前蓄水量、入库流量、水库下泄洪水流等确定的,但是论证选择也要严格遵循“因地制宜”、“实事求是”的原则对不同水库的实际情况进行筛选,实现水资源的合理利用与风险的良好规避,促进经济的健康快速发展。

6调洪过程随机水库水位的确定

为了进行防洪调度的风险分析,必须确定调洪过程中水库水位的随机分布特征,水库调洪演算的随机微分方程,提供了求解水库水位随机过程的有效数学工具。在整个调洪过程中,水库蓄洪量总是随机变化着的,它影响着水库水位的随机消长,又受到洪水输入、输出等随机过程作用的影响,所以对水库蓄洪量的随机模拟最为重要,它是一个状态连续的平稳独立增量过程。因为影响洪水过程中水库蓄水量的随机因素很多,其综合作用的必然结果是围绕其均值过程线作随机游走,其概率分布符合正态分布。

7结语

综上所述,本文探究分析水库防洪预报调度的风险具有重要的现实性意义,水库的防洪预报调度风险分析向来是水利工程运行管理中人们非常关注的问题之一。现代科学技术的日益发达使得洪水预报理论、气象预报、手段与方法也得到了长足的发展,短期洪水的预见能力已经大大的提高,预报调度风险率的确定关乎洪水资源的安全利用与汛限水位的合理选择。希望相关的专业人员注重对水库的调洪风险与预报调度分析多进行深入的探究与钻研,促进二者之间的良好结合,妥善处理好预报调度风险率的定量评估,实现水资源的利用与经济态势的稳定快速发展。

参考文献

[1]张利升,王义民.洪水预报信息用于水库防洪预报调度的风险分析[J].西北农林科技大学学报(自然科学版),2014,(16).

[2]钟平安,姜树海.基于预报调度下的汛限水位随机分析与风险评估[J].武汉大学学报(工学版),2012,(7).

[3]潘少明,范子武,原文林.水资源调度中蓄水工程下游区间入流预报效益计算模型[J].自然灾害学报,2013,(13).

作者:秦尔巍 单位:国网江西省电力公司柘林水电厂

红水河杂志责任编辑:冯紫嫣    阅读:人次