基于入库设计洪水不确定性的梯级水库防洪极限风险率研究与应用

摘要

水资源是生命的源泉，一直是人类社会经济发展的重要保障。当今，由于降水在时间空间上的不均匀分布，年际之间的剧烈变化，使得洪涝、旱灾时常发生，有限的水资源未能得到最大化的利用。梯级水库作为修建在河流上的主要工程措施，担负着整个流域的涝旱灾害防治和水资源再分配的重要职责，科学合理地进行梯级水库防洪调度，及时拦蓄洪水，可以有效缓解水资源短缺与灾害频发之间的矛盾，水库的极限风险问题则是梯级水库防洪调度中的关键和首要任务。 针对梯级水库的极限风险问题，本文基于极限风险的概念，主要考虑从水文不确定性角度分析下游水库的入库设计洪水。其洪水组成分为两部分，即上游干流来水和区间支流来水。首先，不同的洪水典型组成对梯级水库的联合防洪调度风险有着重要影响，按洪峰在洪水过程中出现的位置划分4种典型洪水，并从中各筛选出4条典型洪水过程线，组合成16种情景，分析不同形状典型入库梯级洪水对水库极限风险率的影响，并采用同倍比放大法推出梯级水库入库设计洪水，以下游水库设计洪水位作为极限风险控制指标，通过调洪演算得到防洪极限风险率。其次，融合统计学极值理论与概率分布的尾部效应，对水文中常用的概率分布类型进行分类，根据实测资料利用概率论数学模型及数理统计方法进行频率线型影响分析。黄河上游龙羊峡和刘家峡梯级水库中刘家峡水库的防洪极限风险率实例计算结果表明，典型洪水组成方面，影响刘家峡水库极限风险主要的典型来水是干流为洪峰而支流洪峰靠前的洪水组合;线型选择方面，由配线结果可知采用广义极值(GEV)分布的所得出的设计洪量要比传统P-Ⅲ型曲线的设计洪量要大，使设计防洪工程结果更偏于安全。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景及研究的目的和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 水库大坝防洪安全风险研究

1．2．2 设计洪水的水文频率分析研究

1．2．3 水文中极值理论与分布尾部特性研究

1．3 研究思路与主要内容

1．3．1 研究思路

1．3．2 主要内容

第2章 梯级水库防洪极限风险分析

2．1 梯级水库入库设计洪水及其不确定性

2．1．1 典型洪水选择的不确定性

2．1．2 频率曲线线型选择不确定性

2．1．3 典型洪水放大方法的不确定性

2．2 梯级水库洪水典型的选择

2．3 梯级水库联合调洪调度

2．4 极限风险率

2．4．1 概念

2．4．2 计算方法

2．5 小结

第3章 水文频率线型影响分析

3．1 统计学极值理论

3．1．1 极值分布的类型及性质

3．1．2 广义Pareto分布及其性质

3．2 基于尾部特性的水文频率线型分类

3．3 线型类选择的图形判别标准

3．3．1 分位数-分位数(Quantile-Quantile)图

3．3．2 对数-对数(log-log)图

3．3．3 其它方法

3．4 参数估计

3．4．1 极大似然估计(MLE)

3．4．2 线性矩估计(LME)

3．5 线型选择及影响计算步骤

3．6 小结

第4章 龙羊峡刘家峡梯级水库实例分析

4．1 研究对象情况简介

4．1．1 流域概况

4．1．2 龙刘梯级联合调度原则及方法

4．2 不同典型洪水组成的极限风险率计算

4．3 不同概率分布对极限风险率影响分析

4．4 小结

第5章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间参加的科研工作

附录

致谢

作者简介