石泉水库拦蓄洪尾风险调度运用研究

摘要

石泉水库采用的常规防洪调度方式，严格按照汛限水位控制调度操作的方式，较少考虑水雨情遥测、预报等技术成果的应用，较少发挥水库洪水预报调度系统的功能，石泉水库7～9月来水量约占全年来水量的75％～80％，抓不住主汛期这个蓄水时机，主汛期过后就难以蓄到正常蓄水位，造成了洪水资源的巨大浪费。随着上游自然条件变化，加之人类活动影响，入库径流及洪水特性已发生变化，同时水库、电站特性也有所改变。基于上述原因，论文按水库风险调度方法，以数理统计预测信息为决策基础，使石泉水库在确保安全的前提下，在主汛期内一场洪水的退水段超蓄部分水量，通过发电的方式在下场洪水到来时尽快把库水位消落到汛限水位，达到洪水资源化、获得季节性电能的目的。本论文的主题是制定石泉水库主汛期(7～9月)。动态运用的调度方案。具体内容及成果如下： (1)通过收集水库的洪水预报调度系统情况及水库特性资料、泄洪设施的泄洪曲线、产汇流时间和下游防洪允许最大安全泄量资料，对水库的蓄水和泄洪能力进行分析。在此基础上论证其实现主汛期动态运用的必要性和可行性。 (2)利用数理统计理论，全面的对石泉水库历年入库洪水进行洪水次数的概率分析，分析年内洪水统计特性和规律，确定洪水(量级)的概率分布；峰峰间期的概率分析和洪水间歇期规律分析：分析入库洪水的峰型特点和退水特点。 (3)将最小方差拟合周期法应用于水文要素时间序列周期成分的诊断和提取；提出了DDP法预测建模，建立径流年型预测模型、洪水指标预测模型。 (4)分析汛期超蓄水位控制的上下限值，制定具有可操作性的拦蓄洪尾超蓄运用方案。在汛限水位405m以上，间隔1m取406m，407m，408m和409m四个超蓄水位方案，利用设计洪水和实际洪水过程分别进行调洪演算，对各种超蓄方案进行对比分析。 (5)从风险识别、风险度量、风险决策、执行决策、效果评估等五个方面，对主汛期实施拦蓄洪尾超蓄的风险进行分析，使拦蓄洪尾动态运用建立在安全的基石上。

目录

摘要

Abstract

1 前言

1.1 研究的目的和意义

1.2 国内外洪水资源化研究概况

1.3 本研究的主要内容

1.4 研究的总体思路及技术路线

1.5 小结

2. 石泉水库基本资料

2.1 石泉水库概况

2.2 流域水文概况

2.2.1 流域特征

2.2.2 流域气候特点

2.2.3 泥沙

2.2.4 径流及洪水特性

2.3 石泉水库基本资料

2.3.1 石泉水库水位库容曲线

2.3.2 石泉水库水位流量关系曲线

2.3.3 石泉水库泄流量曲线

2.4 石泉水库设计洪水资料

2.5 石泉水库年径流量资料

2.6 其它资料

2.6.1 石泉水库运用方式

2.6.2 石泉水库调洪原则

3. 洪水基本规律分析

3.1 洪水特征指标

3.2 洪水概率分析

3.2.1 洪水特征指标值的量级划分方法

3.2.2 分析原理

3.2.3 洪水月分布分析

3.2.4 洪水的年内次数分析及其概率

3.2.5 洪水峰峰间期分析

3.2.6 洪水歇洪间期分析

3.2.7 洪水起涨间期分析

3.2.8 洪水涨水段间期分析

3.2.9 径流年型与年洪水次数及年洪水歇洪间期关系分析

3.3 小结

4. 石泉水库风险调度的必要性与可行性分析

4.1 石泉水库超蓄能力分析

4.2 石泉水库实施风险调度的必要性

4.3 石泉水库实施风险调度的可行性

4.4 小结

5. 径流年型及洪水特征指标预测模型研究

5.1 预测建模思路

5.2 相关分析

5.3 趋势项建模

5.4 周期项建模—最小方差周期拟合法

5.4.1 最小方差周期拟合法

5.5 相依随机项建模——加权马尔可夫链法

5.5.1 有序聚类

5.5.2 模糊集理论中的级别特征值

5.5.3 加权马尔可夫链预测的基本步骤

5.6 径流年型及洪水特征指标预测模型

5.7 小结

6. 径流年型及洪水特征指标的预测成果分析

6.1 年型预测成果分析

6.2 洪水特征指标预测成果分析

6.2.1 洪水结束间期预测建模及预测成果分析

6.2.2 洪水峰峰间期预测建模及预测成果分析

6.2.3 洪水歇洪间期预测建模及预测成果分析

6.2.4 洪峰流量预测建模及预测成果分析

6.2.5 年发生洪水次数预测建模及预测成果分析

6.3 小结

7. 石泉水库主汛期动态运用风险分析

7.1 石泉水库主汛期动态运用方式分析

7.2 石泉水库退水段超蓄风险辨识

7.2.1 风险因素分析

7.2.2 风险分析期

7.2.3 超蓄水位上下限确定

7.3 石泉水库退水段超蓄风险率计算

7.4 石泉水库退水段超蓄可接受风险率的确定

7.5 石泉水库退水段超蓄方案比较

7.5.1 超蓄方案风险比较

7.5.2 超蓄方案安全评估

7.6 小结

8. 石泉水库主汛期运用方案的操作指南

8.1 石泉水库主汛期运用方案操作指南

8.2 小结

9. 结论及建议

9.1 结论

9.2 建议

致谢

参考文献