耦合ECMWF降雨集合预报的水库优化调度研究

摘要

提高水资源利用效率，是缓解日益加剧的水资源危机的重要措施之一。提高水库的调度决策水平，能有效提高水能资源利用率，增加发电效益，促进国民经济的发展。在水库的优化调度中，径流的未知和预报的不确定性是水库调度面临的最大的难题。传统的“单一”降雨数值预报的不确定性较大，径流预报不够准确，可能导致调度出现较大偏差。为了充分考虑降雨预报的不确定性，本文使用欧洲中期天气预报中心(ECMWF)发布的降雨集合预报信息建立径流描述模型，进行中期径流预报。然后利用径流预报信息建立桓仁水库发电优化调度模型，进行水库的优化调度研究。本文研究成果主要有以下几个方面:
　　(1)通过TS评分、BS评分和Talagrand分布对ECMWF的集合预报系统进行检验评价，结果显示:随着预见期的延长及降雨量级的提高，ECMWF的集合预报精度逐渐降低，但是集合平均值预报效果比控制预报的好;ECMWF集合预报系统的短期降雨预报集合成员不够发散，而中长期降雨预报存在着系统偏差。
　　(2)对降雨集合预报的精度进行分析，结果显示:降雨集合预报的空报率大于漏报率，并且随着预见期的延长和降雨量级的提高，准确率逐渐降低;无雨预报的准确率较高，小雨和中雨预报的准确率也可以接受。降雨集合预报信息达到一定精度，可以应用在径流预报中。
　　(3)针对桓仁水库以上流域汛期和非汛期流域产汇流的特点，本文在汛期和非汛期分别建立径流模型。采用ECMWF发布的未来5d和10d的降雨集合预报信息输入已建立的模型，进行径流集合预报。结果显示:5d降雨集合预报的径流预报效果较好;而10d降雨集合预报的径流过程出现预报偏大现象，由此可见，降雨集合预报信息的预报效果随着预见期的延长有所降低。
　　(4)将ECMWF降雨集合预报所得径流预报信息分别采用控制预报、集合平均值和区间分级的方式输入随机动态规划模型进行水库发电调度，结果显示:应用以5d为时段的降雨集合预报信息进行水库优化调度，可以提高水资源利用率，增加水库发电的经济效益;由于预见期的延长，降雨集合预报精度降低，10d的降雨集合预报甚至不能直接应用在调度中。