水库防洪预报调度及灾情评价理论研究与应用

【摘要】：我国不仅洪水灾害频繁、洪灾损失严重,而且干旱缺水问题突出。为实现防汛抗旱并举,开发利用洪水资源,减害增利,更好地促进人与自然和谐共存,近年来水利部门联合各高校和科研院所开展了一系列的洪水资源化课题探索性研究,其中水库汛限水位动态控制方法研究即是这些研究课题之一。本文以12个试点水库中典型代表水库群项目的葠窝水库作为工程背景,研究库群中水库的防洪预报调度方式及相应的风险、实时预报调度汛限水位控制方案优选、灾情综合评价。主要研究内容和研究成果如下: (1)根据葠窝水库所处的太子河流域水文、气象预报水平分析葠窝水库是否具备实施防洪预报调度方式的基本条件。在分析得出对葠窝水库调度起控制作用指标为洪量后,分析了观葠区间及汤河水库的产流预报精度,得出观葠区间和汤河水库产流预报信息在葠窝水库调度中可利用的结论;通过对葠窝水库短期气象预报资料分析,得出葠窝水库无雨和小雨预报信息可利用于水库调度的结论。这两个结论为葠窝水库防洪预报调度方式和风险研究以及汛限水位动态控制研究提供基础资料和依据。 (2)针对葠窝水库所处库群的特点,在分析葠窝水库防洪预报调度方式研究需要考虑的区间和洪水组成后,研究了一种适用于库群水库的根据洪水组成信息进行分类调度的防洪预报调度规则。规则中为保证水库下游防洪安全,考虑逐级控制泄量并为预报指标增加一定的安全余地;同时为保证水库及上游防洪安全,增加水库实际入流和水位作为辅助判别指标。在观音阁水库和汤河水库按常规调度方式下,葠窝水库实施防洪预报调度方式,可将汛限水位由86.20m提高到88.90m,在提高水库兴利效益的同时,将水库下游防洪标准由200年一遇提高到300年一遇。分析计算了观音阁水库和葠窝水库补偿调节时,葠窝水库汛限水位最大能抬高到92.10m。 (3)研究分析了水库实施防洪预报调度方式相对于常规调度方式对水库及其上、下游的防洪风险。根据王本德教授对汛限水位风险率、大坝安全最大风险率和期望误差风险率的定义,分析计算了预报调度方式下葠窝水库的汛限水位风险、大坝安全最大风险率和期望误差风险率;根据产流预报误差和流域设计洪水总量的分布规律,以二者的联合概率分布计算了产流预报误差对水库下游的风险;由于洪水过程和预报误差的组合关系复杂,着重采用随机模拟方法系统地计算分析了防洪预报调度方式相对于常规调度方式的风险,给出一种处理产流预报误差的方法,并针对葠窝水库缺少多个典型洪水的情况,提出一种以多种洪水组成代替多个历史典型洪水的方法。