水庫實(shí)時(shí)防洪調(diào)度技術(shù)

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1、水庫防洪調(diào)度技術(shù)河海大學(xué)鐘平安教授2006年12月15日一、洪災(zāi)與防洪1991年水災(zāi)損失779億元1994年達(dá)1797億元1995年為1653億元1996年達(dá)2200億元1998年竟達(dá)2700億元水庫（群）分滯洪區(qū)河道堤防防洪工程體系可控制工程二、調(diào)節(jié)周期水庫分類調(diào)節(jié)周期水庫一次蓄泄循環(huán)經(jīng)歷的時(shí)間T（空滿空）無調(diào)節(jié)水庫T=0常見于發(fā)電（上游有龍頭電站）和航運(yùn)。各水庫水頭銜接示意圖日調(diào)節(jié)水庫白天、黑夜需水（電）差異，將多水時(shí)段的水調(diào)劑到少水時(shí)段使用。周調(diào)節(jié)水庫工作日與休息日需水（電）差異，將休息日的水調(diào)劑到工作日使用。年（季）調(diào)節(jié)水庫將汛期的多余水量調(diào)劑到枯季使用多年調(diào)節(jié)水庫將豐水年的多

2、余水量調(diào)節(jié)到枯水年使用反調(diào)節(jié)水庫日調(diào)節(jié)水電站下游有水位變幅限制（航運(yùn)、灌溉、防洪）時(shí)，需對上游電站調(diào)節(jié)過的水電站放水進(jìn)行一次重新調(diào)節(jié)，稱為反調(diào)節(jié)（對調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)）三、水庫設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)保證率水庫在多年工作期間正常供水得到保證的程度。三種衡量方式：年保證率破壞不論時(shí)間長短、數(shù)量多少。歷時(shí)保證率歷時(shí)根據(jù)需要可以是月、旬、日或其他時(shí)短長。水量保證率重現(xiàn)期表示法（T年一遇），頻率表示法（P%）兩類（三種）標(biāo)準(zhǔn)：（1）水工建筑物正常運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)—設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)發(fā)生的洪水低于該標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，水庫運(yùn)行維持正常狀態(tài)。（2）水工建筑物非常運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)—校核標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)發(fā)生校核標(biāo)準(zhǔn)洪水時(shí)時(shí)，容許次要建筑物短時(shí)間破壞。（3）下游保護(hù)對

3、象的防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)—防洪標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)發(fā)生的洪水低于該標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，保證保護(hù)區(qū)不成災(zāi)。水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)四、水庫特征水位與相應(yīng)庫容死水位與死（墊底）庫容水庫在正常運(yùn)用時(shí)，允許消落的最低水位，稱死水位。庫空死水位以下的庫容，稱死庫容。泥沙淤積（水庫經(jīng)濟(jì)使用壽命）綜合利用要求航深自流引水漁業(yè)旅游等水輪機(jī)工作水頭最小工作水頭正常高（蓄）水位與興利（有效、調(diào)節(jié)）庫容水庫在正常運(yùn)用時(shí)，允許回蓄的最高水位，稱正常高水位Z正。死水位至正常高水位之間的庫容稱興利庫容。Z正—Z死稱工作深度或消落深度。興利需求地形限制移民淹沒上下游銜接防洪（汛期）限制水位與結(jié)合（公用、重疊）庫容水庫汛期允許蓄水的上限水位，稱防洪限制水位（汛限水位

4、）。汛限水位至正常高水位之間的庫容稱為結(jié)合庫容。（1）完全結(jié)合:V結(jié)=V興（興利庫容是防洪庫容的一部分）或V結(jié)=V防（防洪庫容是興利庫容的一部分）或V結(jié)=V興=V防（興利庫容與防洪庫容相同）。（2）部分結(jié)合:V結(jié)

5、達(dá)到的最高水位，稱校核高水位。汛限水位至校核水位之間的庫容稱調(diào)洪庫容?？値烊菖c壩頂高程校核洪水位之下的全部庫容稱總庫容壩高與壩頂高程是兩個(gè)不同的概念。壩頂高程的確定：五、水庫調(diào)洪作用滯洪作用將超過安全泄量的洪水臨時(shí)滯蓄在水庫中，當(dāng)洪水減小時(shí)，再將蓄積的洪水渲泄掉，騰空庫容，迎接下一場洪水；滯洪只能起削峰作用，不能減少洪水總量，單純防洪的水庫其作用就是滯洪蓄洪作用汛期將洪水蓄積在水庫中，供汛后興利之用，防洪與興利結(jié)合的水庫這樣運(yùn)行錯(cuò)峰作用當(dāng)下游區(qū)間或支流來大洪水時(shí)，可利用上游的水庫臨時(shí)控制下泄流量，使干流洪水不與支流或區(qū)間洪水遭遇，使洪峰錯(cuò)開孔流堰流六、水庫防洪調(diào)度進(jìn)展調(diào)度圖四線五區(qū)汛限

6、水位防洪調(diào)度線調(diào)度規(guī)則分級控制（水位、流量、混合、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)）特點(diǎn)可操作性強(qiáng)簡單（徑流調(diào)節(jié)理論）合理（統(tǒng)計(jì)歸納）常規(guī)調(diào)度優(yōu)化調(diào)度決策支持系統(tǒng)水庫防洪調(diào)度研究進(jìn)展1、洪水大小2、調(diào)度規(guī)則水位或標(biāo)準(zhǔn)調(diào)度規(guī)則制訂1水庫設(shè)計(jì)洪水設(shè)計(jì)洪水是依據(jù)某實(shí)際洪水（典型洪水）加工而成的“虛擬”洪水對典型洪水分段重構(gòu)：洪峰流量、時(shí)段洪量（1日、3日…….）同倍比放大法“峰比”放大“量比”放大2固定泄流單級或多級3防洪多級調(diào)節(jié)先下游防洪標(biāo)準(zhǔn)防洪設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)校核標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用情況規(guī)劃設(shè)計(jì)階段不乏成功的范例運(yùn)行管理階段很少有成功的例子原理過于深?yuàn)W，用戶被動(dòng)接受不合傳統(tǒng)習(xí)慣，缺少實(shí)質(zhì)性推動(dòng)效果不盡人意，增效不抵輸入誤差模型結(jié)構(gòu)

7、化，難以適應(yīng)實(shí)時(shí)變化信息單一，有時(shí)模型愚弄人計(jì)算工具限制，耗時(shí)費(fèi)力積極意義系統(tǒng)、聯(lián)系、全局性處理問題的思想方法對問題的影響因素和結(jié)構(gòu)的認(rèn)識部分結(jié)構(gòu)化很強(qiáng)的問題的處理采用技術(shù)現(xiàn)代數(shù)學(xué)方法+計(jì)算機(jī)+徑流調(diào)節(jié)理論研究內(nèi)容建模（變量、參數(shù)、關(guān)系式）目標(biāo)函數(shù)約束條件確定性與不確定性（隨機(jī)、模糊、灰色）單庫庫群河庫分滯洪單目標(biāo)多目標(biāo)求解方法常規(guī)調(diào)度優(yōu)化調(diào)度決策支持系統(tǒng)水庫防洪調(diào)度研究進(jìn)展決策是高級智能活動(dòng)，目前還不可能開發(fā)替代人的決策能力的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)防洪決