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水库防洪预报调度模糊集与风险分析理论研究与应用

侯召成  
【摘要】:作为主要防洪工程措施之一,水库对保证国民经济稳定增长,保障人民生命财产安全和社会的安定发挥了重要作用。合理的水库防洪预报调度能够有效的解决或缓解水库防洪调度中存在的主要矛盾,有利于防洪与兴利效益的有机结合。 在总结水库防洪调度的任务、分类及主要特点的基础上,本文首先综述了模糊集理论及风险分析理论在水库防洪系统中的发展和应用,然后概括了水库防洪调度的发展趋势。鉴于水库防洪预报调度所依据信息的复杂性,本文主要对水库防洪预报调度中存在的模糊现象和风险分析问题进行研究,研究内容和成果概括如下: (1)在简要回顾模糊聚类理论及应用研究进展和介绍模糊聚类迭代模型的基础上,提出了基于类间相关系数的聚类有效性公式,随后的实例分析和水库洪水聚类分析验证了所提有效性公式的有效性和实用性。 (2)在王本德教授的水库防洪预报研究成果的基础上,分析了水库防洪调度设计的存在问题,提出了水库防洪分类预报调度设计方法。基于实测水文资料,结合洪水过程的成因分析和聚类分析,对洪水过程进行综合分析;在此基础上,结合水库的调度经验,考虑天气系统、雨强等因素对洪水调度的影响,通过分别调节不同天气系统成因的预报设计洪水过程,以期建立满意的水库防洪分类预报调度规则。随后以碧流河水库为例,详细阐述了水库分类防洪预报调度规则的确定过程,初步验证了水库防洪分类预报调度设计方法的可行性。 (3)针对水库防洪调度的群决策性,在陈守煜教授提出的多目标半结构性决策理论的基础上,首先引入数学转换将决策者给出的模糊判断矩阵转换为满足完全一致性的模糊判断矩阵,然后通过简单加权集结方法将群体决策集结为单人决策,试图将陈守煜提出的理论推广到群决策环境下,拓宽其应用范围。 (4)在总结现有水库防洪系统风险分析方法存在问题和模糊风险分析研究现状的基础上,引入可能性一概率风险的概念来进行水库防洪系统风险分析,并以白龟山水库降雨预报的精度分析为例说明该方法的具体应用。可能性—概率风险概念简单,数学逻辑清晰,计算简便,特别适合于因历史数据少而形成的小样 本问题。 (5)在王本德教授提出的风险率计算方法的基础上,给出了设计允许极限 误差的定义以及水库和下游防洪风险度的定量化计算公式,并提出了水库防洪预 报调度风险分析的基本思路和设计允许极限误差的计算原理与方法。随后以碧流 河水库为例,主要就不同极限指标控制下的设计允许极限误差及不同水库运行状 态与不同误差组合下的水库防洪风险度进行了计算,并进行了结果分析。 最后对全文进行了总结,并对有待进一步研究的问题进行了展望。


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