水库的洪水资源化理论和方法研究

【摘要】： 本文对水库利用洪水资源的必要条件和方法效果进行了深入探讨,提出了一系列水库洪水资源化方法,包括水库分期分级汛限水位动态控制方法和汛末期的水库防洪优化调度图等,探讨了其中存在的风险和效益问题,这对实现洪水资源化具有重要的理论意义和实用价值。论文取得的主要研究成果有： (1)结合洪水特性和规律,分析了各种水库洪水资源化方法内在的一致性；对暴雨成因、暴雨尺度和流域洪水特性等与洪水资源化密切相关的问题进行了详细探讨,分析了天气预报和水雨情预报信息在洪水资源化中的可用性。通过引入粗糙集理论对降雨预报信息进行知识发现,其分析结果显示,天气预报这种模糊的、定性的信息,可成为洪水资源化利用的重要依据。 (2)针对安康水库工程实例,提出了基于6h预报径流深信息的防洪预报调度方式。分别从不同频率、不同典型年和不同起调水位等几个方面,对常规防洪调度和预报调度进行了分析比较,认为采用防洪预报调度方式不但有利于水库上下游防洪安全,也有利于洪水资源化利用,其较常规调度规则具有更好的调洪效果。 (3)提出了分期分级汛限水位动态控制的思路和方法。引入分形理论对安康水库汛期洪水分期进行研究并确定了分期汛限水位,以分期静态汛限水位作为各分期汛限水位动态控制域下限,应用改进的预泄能力约束法求得动态控制域上限,从而得到水库汛限水位动态控制域。在此基础上,提出短期分级汛限水位动态控制的调度方式,运用其进行模拟调洪,可取得较大的发电效益。 (4)根据对水库入库洪水规律以及洪水分期的研究成果,并考虑到汛末洪水对实现洪水资源化效益的重要性,首次提出了基于洪水资源化的水库防洪优化调度模型,研究探讨以汛末洪水为主要目标,有效调节利用汛末洪水的调度途径。并采用模拟结合遗传算法进行优化计算,绘制了安康水库汛末期以洪水资源化为目标的水库防洪优化调度图,通过调洪对比分析,验证了其正确性和优越性。 (5)在分析风险概念及水库洪水资源化中各种风险问题的基础上,首先在不考虑洪水预报和天气预报情况下,探讨了水库调洪过程中的风险问题,对水库超蓄风险率进行了计算,并给出了不同超蓄水位下以机组满发方式消落所需要的歇洪间期。接着引入信息扩散理论,结合安康水库实例,对水、雨情等预报信息应用于洪水资源化中的风险问题进行分析,在此基础上,对应用预报信息的水库洪水调度风险进行了探讨,提出了降雨漏报后水库的防洪风险率的定义和计算方法。最后从不同角度对水库洪水资源化效益的计算问题进行了分析。 本文注重理论研究与实践结合,所提出的方法和理论都进行了实例分析验证,文中应用了一些信息科学和分形理论等前沿学科的新知识,提出了一些新的观点、模型和方法,所取得的成果具有先进性、实用性和可靠性,可作为水库洪水资源化实践的参考。