冯家山水库风险管理研究——汛期的模糊划分与汛限水位过程线确定

摘要

在水库防洪调度过程中，汛限水位是一个十分重要、敏感的指标，合理的汛限水位可以更好地解决水库汛期防洪与兴利之间的矛盾，进而达到减少洪灾损失、发挥系统最大效益的目的。冯家山水库经过多年运行，供水日趋多元化，兴利要求越来越高，而水库的来水又主要集中在汛期，这就使得水库防洪与兴利之间的矛盾加剧。因此，为协调防洪与兴利的矛盾，充分利用汛期洪水资源，研究冯家山水库汛期的科学划分，合理确定汛限水位，是非常必要的。基于此，作者在广泛阅读相关文献和掌握学科前沿的基础上，运用模糊集分析法对冯家山水库汛期分期和汛限水位进行了研究，主要内容和研究成果如下： (1)通过阅读大量文献，总结归纳了汛期分期和汛限水位确定方法的研究进展以及各种方法的优缺点。 (2)提出汛期属模糊现象，具有模糊性；分析比较了汛期的普通集合描述和模糊集合描述方法，指出运用模糊集合理论描述汛期能够客观、完整的描述“汛期”这一水文事件，克服了普通集合理论描述汛期的“非此即彼”的不足。 (3)通过对流域天气系统和降水的分析，表明冯家山水库所在千河流域的汛期符合模糊现象规律，并在此基础上，采用模糊集分析理论，计算了汛期的隶属度，得出了汛期的模糊划分：前汛期6月1日～7月13日，主汛期7月14日～9月4日，后汛期9月5日～10月31日。 (4)在前述所得汛期隶属度的基础上，根据已知的主汛期设计防洪库容、主汛期汛限水位及其相应库容，以隶属度为权重，求得各时段水库可蓄水的总库容，再根据总库容值查水位～库容曲线就可得到各时段的汛限水位，从而求得冯家山水库汛限水位过程线。 (5)将模糊理论求得的汛期分期及分期汛限水位与现行方案比较来看，运用模糊集分析方法，能够完善地描述汛期这一模糊概念的实际情况，较好地反映出水库汛期是一连续地变化过程，求得的水库汛限水位也是连贯的，水库蓄水过程比较连续，克服了汛限水位突然抬高或降低的不可操作性。同时，与实际运行方案相比较，能够减少汛期弃水，增加供水量，提高洪水资源的利用率。可见，所求汛限水位方案具有可行性，为缓解冯家山水库防洪与兴利之间的矛盾提供了新的途径。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1研究背景

1.1.1全球面临的水资源短缺问题

1.1.2水资源短缺对水库调度提出的新要求

1.1.3解决水资源短缺问题的对策—洪水资源化

1.2研究的意义

1.3相关学科研究进展

1.3.1汛期分期的研究进展

1.3.2汛限水位确定方法的研究进展

1.4本文的主要内容

第二章冯家山水库及其流域概况

2.1流域概况

2.2冯家山水库枢纽工程概况

2.3水库洪水调度方案

2.3.1水库的防洪要求

2.3.2洪水调度方案

2.3.3水库运行管理情况

2.4冯家山水库除险加固工程及调度自动化系统建设现状情况

2.5冯家山水库汛期分期和汛限水位过程线研究的必要性和可行性

2.6本章小结

第三章冯家山水库汛期分期研究

3.1汛期的描述方法

3.1.1汛期的定义及性质

3.1.2水库汛期的普通集合描述

3.1.3汛期的模糊集合描述

3.2汛期分期方法

3.2.1成因分析法

3.2.2数理统计法

3.2.3模糊集分析法

3.3冯家山水库汛期模糊划分

3.3.1确定汛期隶属度的基础—成因分析

3.3.2汛期经验隶属度的模糊统计分析

3.3.3汛期拟合隶属度计算

3.3.4计算结果分析

3.4本章小结

第四章冯家山水库汛限水位过程线研究

4.1水库汛限水位及其相关的特征水位的定义

4.2传统汛限水位设计方法存在的问题及改进方法

4.2.1传统的汛期限制水位设计方法

4.2.2传统的汛期限制水位设计方法存在问题

4.2.3改进方法

4.3汛限水位过程线的确定方法

4.3.1经验汛限水位过程线的概念及推求

4.3.2模糊汛限水位过程线推求

4.4冯家山水库模糊汛限水位过程线推求

4.4.1汛限水位过程线推求

4.4.2计算成果分析

4.5本章小结

第五章计算成果分析

5.1定性分析

5.2定量分析

5.2.1计算方法的选择

5.2.2多年平均可增加供水量计算

5.3本章小结

第六章结论及需要进一步研究的问题

6.1结论

6.2需要进一步研究的问题

参考文献

致 谢

作者简介