一種基于不可控洪水特性的洪水調(diào)度安全度評(píng)價(jià)方法

一種基于不可控洪水特性的洪水調(diào)度安全度評(píng)價(jià)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于不可控洪水特性的洪水調(diào)度安全度評(píng)價(jià)方法，其特征在于步驟包括：(1)根據(jù)預(yù)報(bào)入庫洪水洪峰和水庫實(shí)時(shí)水位判斷入庫洪水類型；(2)根據(jù)預(yù)報(bào)入庫洪水過程和水庫面臨水位，按敞泄方式調(diào)度，計(jì)算滯蓄洪水的最快下泄時(shí)間；(3)定義洪水調(diào)度起調(diào)水位取值范圍的區(qū)間，該區(qū)間分為相對(duì)區(qū)間和絕對(duì)區(qū)間；(4)分別計(jì)算洪水調(diào)度方案的動(dòng)態(tài)相對(duì)安全度或動(dòng)態(tài)絕對(duì)安全度，判斷洪水調(diào)度方案對(duì)下游防洪或水庫自身安全的影響；(5)選擇是否采取預(yù)泄調(diào)度的方式，降低起調(diào)水位提高安全度；(6)若有修正信息，重復(fù)步驟(1)至(5)方案。本發(fā)明解決稀遇洪水及中小可控洪水在調(diào)度中的安全度評(píng)價(jià)，為解決洪水資源安全利用提供了支撐條件。
【專利說明】一種基于不可控洪水特性的洪水調(diào)度安全度評(píng)價(jià)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于水利水電工程【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種基于不可控洪水特性的洪水調(diào)度安全度評(píng)價(jià)方法。

【背景技術(shù)】
[0002]汛期水庫洪水調(diào)度主要解決防洪安全問題，尤其是遭遇重現(xiàn)期較長的洪水，無法實(shí)現(xiàn)預(yù)見期長、精度高的洪水預(yù)報(bào)，工程管理者往往被動(dòng)應(yīng)對(duì)入庫洪水，甚至呈現(xiàn)失控、誤判狀態(tài)。其根本原因是對(duì)洪水調(diào)度的基本原理、工程設(shè)計(jì)參數(shù)和稀遇洪水的特性等缺乏更深入的分析和研究，特別是不利因素組合條件下洪水調(diào)度安全水平評(píng)估分析方法，更是國內(nèi)外研究和實(shí)踐的空白。如對(duì)過高的不適當(dāng)起調(diào)水位、工程泄洪設(shè)施突發(fā)故障等情況，再遭遇稀遇洪水如果不在事前進(jìn)行全面、系統(tǒng)和有針對(duì)性的安全度量化評(píng)估，一旦發(fā)生這些情況，雖有可能僥幸涉險(xiǎn)度汛，但更可能的結(jié)果是工程失事引發(fā)災(zāi)難。如何克服現(xiàn)有技術(shù)的不足已成為當(dāng)今水利水電工程【技術(shù)領(lǐng)域】中亟待解決的重大難題之一。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種基于不可控洪水特性的洪水調(diào)度安全度評(píng)價(jià)方法，本發(fā)明建立以最快下泄時(shí)間為參數(shù)的不可控洪水調(diào)度安全度評(píng)價(jià)技術(shù)系統(tǒng)，既可解決稀遇洪水在調(diào)度過程中的安全度評(píng)價(jià)，又可解決中小可控洪水調(diào)度的安全度評(píng)價(jià)，為實(shí)現(xiàn)洪水資源安全利用提供了強(qiáng)有力的支撐條件。
[0004]根據(jù)本發(fā)明提出的一種基于不可控洪水特性的洪水調(diào)度安全度評(píng)價(jià)方法，其特征在于包括如下具體步驟:
[0005](I)根據(jù)預(yù)報(bào)入庫洪水洪峰和水庫實(shí)時(shí)水位判斷入庫洪水類型；
[0006](2)根據(jù)預(yù)報(bào)入庫洪水過程和水庫面臨水位，按敞泄方式調(diào)度，計(jì)算滯蓄洪水的最快下泄時(shí)間；
[0007](3)定義洪水調(diào)度起調(diào)水位取值范圍的區(qū)間，該區(qū)間分為相對(duì)區(qū)間和絕對(duì)區(qū)間，其中:相對(duì)區(qū)間定義為起調(diào)水位在汛限水位與防洪高水位之間；絕對(duì)區(qū)間定義為起調(diào)水位在汛限水位與校核洪水位之間；
[0008](4)分別計(jì)算洪水調(diào)度方案的動(dòng)態(tài)相對(duì)安全度或動(dòng)態(tài)絕對(duì)安全度，其中:計(jì)算洪水調(diào)度方案的動(dòng)態(tài)相對(duì)安全度，并判斷洪水調(diào)度方案對(duì)下游防洪安全的影響；計(jì)算洪水調(diào)度方案的動(dòng)態(tài)絕對(duì)安全度，并判斷洪水調(diào)度方案對(duì)水庫自身安全的影響；
[0009](5)選擇是否采取預(yù)泄調(diào)度的方式，降低起調(diào)水位以提高安全度；
[0010](6)若預(yù)報(bào)洪水有修正信息，再次重復(fù)上述步驟(I)至(5)的方案。
[0011]本發(fā)明進(jìn)一步的優(yōu)選方案是:
[0012]本發(fā)明步驟(I)所述的入庫洪水類型包括可控洪水、臨界洪水或不可控洪水，各入庫洪水類型的判別條件包括:
[0013]a.當(dāng)洪水起調(diào)水位對(duì)應(yīng)的最大下泄能力比面臨洪水洪峰流量大時(shí)，該洪水定義為可控洪水；
[0014]b.當(dāng)起調(diào)水位對(duì)應(yīng)的最大下泄能力恰好等于面臨洪水洪峰流量時(shí)，該洪水定義為臨界洪水；
[0015]c.當(dāng)面臨洪水的洪峰流量大于起調(diào)水位對(duì)應(yīng)的最大下泄能力時(shí)，該洪水定義為不可控洪水。
[0016]本發(fā)明步驟(2)所述的最快下泄時(shí)間，是指在水庫調(diào)洪至最高水位，執(zhí)行敞泄調(diào)度方式下泄滯蓄洪水，使水位恢復(fù)至起調(diào)水位的時(shí)間，最快下泄時(shí)間的影響因素包括:
[0017]a.洪水量級(jí)影響:在同一起調(diào)水位，洪水量級(jí)愈大，則最快下泄時(shí)間愈長；
[0018]b.起調(diào)水位影響:同一洪水，起調(diào)水位愈高，其最快下泄時(shí)間愈長；
[0019]c.退水緩急影響:同樣量級(jí)洪峰的洪水，退水緩的洪水其最快下泄時(shí)間比退水急的洪水的最快下泄時(shí)間要長。
[0020]本發(fā)明步驟(4)所述的動(dòng)態(tài)相對(duì)安全度，是指對(duì)應(yīng)步驟(3)所述的起調(diào)水位在相對(duì)區(qū)間時(shí)，確定洪水調(diào)度方案的安全程度，該動(dòng)態(tài)相對(duì)安全度計(jì)算公式:

- Γ_
[0021]Cl: = ;^————
X 一 J
[0022]式中Tmax、Tmin、Ts分別為該洪水在水位起調(diào)對(duì)應(yīng)的最快下泄時(shí)間，其中ζ防高〉Zs > Z汛限。
[0023]本發(fā)明步驟(4)所述的動(dòng)態(tài)絕對(duì)安全度，是指對(duì)應(yīng)步驟(3)所述的起調(diào)水位在絕對(duì)區(qū)間時(shí)，確定洪水調(diào)度方案的安全程度，該動(dòng)態(tài)絕對(duì)安全度計(jì)算公式與述的動(dòng)態(tài)相對(duì)安全度計(jì)算公式相同，其中Tmax為該洪水在校核水位起調(diào)的最快下泄時(shí)間。
[0024]本發(fā)明步驟(5)所述的選擇是否采取預(yù)泄調(diào)度的方式，是指預(yù)泄調(diào)度對(duì)不可控洪水影響表現(xiàn)在兩個(gè)方面:
[0025]a.預(yù)泄不改變洪水的不可控性；
[0026]b.預(yù)泄可縮短最快下泄時(shí)間。
[0027]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比其顯著優(yōu)點(diǎn)在于:第一，本發(fā)明通過對(duì)洪水及起調(diào)水位相互耦合關(guān)系的分析，結(jié)合水庫庫容特性和最大下泄能力特性，針對(duì)同一起調(diào)水位將洪水量化為不可控、臨界、可控三個(gè)級(jí)別，使調(diào)度人員能明確地判斷本次洪水調(diào)度的邊界，以避免盲目和誤判。第二，本發(fā)明提煉最快下泄時(shí)間(Tmin)這個(gè)核心參數(shù)，并用來表達(dá)水庫防洪調(diào)度的安全水平，既能準(zhǔn)確地反應(yīng)洪水調(diào)度由已知條件決定的確定性特征(如洪水大小、退水緩急、下泄能力、庫容曲線、起調(diào)水位等)，又能表達(dá)后續(xù)洪水未知對(duì)水庫防洪安全構(gòu)成的不確定性特征(如后續(xù)洪水大小、發(fā)生時(shí)間等)。第三，本發(fā)明構(gòu)建的防洪調(diào)度安全度概念及其計(jì)算模式涵蓋不可控、臨界、可控等各類洪水和任意水位起調(diào)的各種工況，極大地方便了調(diào)度人員對(duì)水庫各種組合方案實(shí)施離線調(diào)度演練，為防洪調(diào)度決策提供系列化的成果。第四，本發(fā)明構(gòu)建的理論概念及其計(jì)算模式還可推廣應(yīng)用到非正常狀態(tài)下的調(diào)度模式如泄水建筑物故障導(dǎo)致的泄流能力變化、洪水預(yù)報(bào)失誤產(chǎn)生的違規(guī)偏差以及下游例外的防洪要求等。本發(fā)明能夠從根本上結(jié)束汛期洪水調(diào)度中大量棄水而汛后無水可用的狀態(tài)，將我國清潔可再生的水電能源開發(fā)利用提高到新水平。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1為本發(fā)明提出的一種基于不可控洪水特性的洪水調(diào)度安全度評(píng)價(jià)方法的實(shí)施步驟方框示意圖。
[0029]圖2為由圖2-1和圖2-2組成的洪水起調(diào)水位與洪水可控性關(guān)系示意圖；其中:圖
2-1為洪水起調(diào)水位確定，由預(yù)報(bào)入庫洪水洪峰判別洪水可控性，即為可控、臨界和不可控洪水定義示意圖；圖2-2為入庫洪水確定，由起調(diào)水位判別洪水可控性，即為起調(diào)水位對(duì)洪水可控性影響示意圖。
[0030]圖3為由圖3-1、圖3-2、圖3-3、圖3-4和圖3_5組成的最快下泄時(shí)間Ts示意圖；其中:圖3-1為最快下泄時(shí)間Ts的物理概念示意圖；圖3-2為洪水大小和Ts關(guān)系，即洪水大小對(duì)Tmin的影響示意圖；圖3-3為起調(diào)水位和Ts關(guān)系，即起調(diào)水位對(duì)洪水Tmin的影響示意圖；圖3-4為預(yù)泄對(duì)Ts影響關(guān)系，即預(yù)泄和洪水可控性關(guān)系示意圖；圖3-5為退水曲線對(duì)Ts影響關(guān)系，即退水緩急對(duì)Tmin的影響示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0032]結(jié)合圖1，本發(fā)明提出的一種基于不可控洪水特性的洪水調(diào)度安全度評(píng)價(jià)方法，包括如下具體步驟:
[0033](I)根據(jù)預(yù)報(bào)入庫洪水洪峰和水庫實(shí)時(shí)水位判斷入庫洪水類型；所述的入庫洪水類型包括可控洪水、臨界洪水或不可控洪水，各入庫洪水類型的判別條件包括:
[0034]a.當(dāng)洪水起調(diào)水位對(duì)應(yīng)的最大下泄能力比面臨洪水洪峰流量大時(shí)，該洪水定義為可控洪水；
[0035]b.當(dāng)起調(diào)水位對(duì)應(yīng)的最大下泄能力恰好等于面臨洪水洪峰流量時(shí)，該洪水定義為臨界洪水；
[0036]c.當(dāng)面臨洪水的洪峰流量大于起調(diào)水位對(duì)應(yīng)的最大下泄能力時(shí)，該洪水定義為不可控洪水。
[0037]圖2為由圖2-1和圖2-2組成的洪水起調(diào)水位與洪水可控性關(guān)系示意圖，其中包括:圖2-1所示的洪水起調(diào)水位確定，由預(yù)報(bào)入庫洪水洪峰判別洪水可控性，即可控、臨界和不可控洪水定義，其中:?為洪水起調(diào)水位；洪水曲線①為可控洪水(Qtlm)QmlK洪水曲線②為臨界洪水(Qtlm = Qffl2)、洪水曲線③為不可控洪水(Qtlm < Qffl3);圖2-2所示的入庫洪水確定，由起調(diào)水位判別洪水可控性，即起調(diào)水位對(duì)洪水可控性影響；當(dāng)在洪峰0>的洪水給定條件下:在Z" ρΚ位起調(diào)，該洪水為不可控洪水(Qm >q" 0ffl);在〖"pK位起調(diào)，該洪水為臨界洪水(Qni = q" Om);在Ztl水位起調(diào)，該洪水為可控洪水(Qni < q0m)。
[0038](2)根據(jù)預(yù)報(bào)入庫洪水過程和水庫面臨水位，按敞泄方式調(diào)度，計(jì)算滯蓄洪水的最快下泄時(shí)間；所述的最快下泄時(shí)間，是指在水庫調(diào)洪至最高水位，執(zhí)行敞泄調(diào)度方式下泄滯蓄洪水，使水位恢復(fù)至起調(diào)水位的時(shí)間，最快下泄時(shí)間的影響因素包括:
[0039]a.洪水量級(jí)影響:在同一起調(diào)水位，洪水量級(jí)愈大，則最快下泄時(shí)間愈長；
[0040]b.起調(diào)水位影響:同一洪水，起調(diào)水位愈高，其最快下泄時(shí)間愈長；
[0041]c.退水緩急影響:同樣量級(jí)洪峰的洪水，退水緩的洪水其最快下泄時(shí)間比退水急的洪水的最快下泄時(shí)間要長。
[0042]圖3為由圖3-1、圖3-2、圖3-3、圖3-4和圖3_5組成的最快下泄時(shí)間八示意圖，其中包括:圖3-1所示的最快下泄時(shí)間Ts的物理概念；圖3-2所示的洪水大小和Ts關(guān)系，即洪水大小對(duì)Tmin的影響關(guān)系，其中=Ztl為確定的起調(diào)水位，當(dāng)入庫洪水Qm2>Qml時(shí)，對(duì)應(yīng)Τ2ΧΓ1 ；圖3-3所示的起調(diào)水位和Ts關(guān)系，即起調(diào)水位對(duì)洪水Tmin的影響關(guān)系，其中:Qm為確定的入庫洪水洪峰，當(dāng)起調(diào)水位Z" ^ > Ztl，對(duì)應(yīng)Τ2ΧΓ1 ;圖3-4所示的預(yù)泄對(duì)Ts影響關(guān)系，即預(yù)泄和洪水可控性關(guān)系，其中:Qm為確定的入庫洪水洪峰，通過預(yù)泄，水庫起調(diào)水位由Ztl降至Z" C1，對(duì)應(yīng)T' ^ < Ttl;圖3-5所示的退水曲線對(duì)Ts影響關(guān)系，即退水緩急對(duì)Tmin的影響關(guān)系，其中:Qm為確定的入庫洪水洪峰，①洪水過程線退水急、②洪水過程線退水緩，對(duì)應(yīng) Τ2ΧΓ1。
[0043](3)定義洪水調(diào)度起調(diào)水位取值范圍的區(qū)間，該區(qū)間分為相對(duì)區(qū)間和絕對(duì)區(qū)間，其中:相對(duì)區(qū)間定義為起調(diào)水位在汛限水位與防洪高水位之間；絕對(duì)區(qū)間定義為起調(diào)水位在汛限水位與校核洪水位之間。
[0044](4)分別計(jì)算洪水調(diào)度方案的動(dòng)態(tài)相對(duì)安全度或動(dòng)態(tài)絕對(duì)安全度，其中:計(jì)算洪水調(diào)度方案的動(dòng)態(tài)相對(duì)安全度，并判斷洪水調(diào)度方案對(duì)下游防洪安全的影響；計(jì)算洪水調(diào)度方案的動(dòng)態(tài)絕對(duì)安全度，并判斷洪水調(diào)度方案對(duì)水庫自身安全的影響；所述的動(dòng)態(tài)相對(duì)安全度，是指對(duì)應(yīng)步驟(3)所述的起調(diào)水位在相對(duì)區(qū)間時(shí)，確定洪水調(diào)度方案的安全程度，該動(dòng)態(tài)相對(duì)安全度計(jì)算公式:
T -T
[0045]Cl.= ~—-—

了 d..:
[0046]式中Tmax、Tmin、Ts分別為該洪水在水位起調(diào)對(duì)應(yīng)的最快下泄時(shí)間，其中ζ防高〉Zs > Z汛限。
[0047]所述的動(dòng)態(tài)絕對(duì)安全度,是指對(duì)應(yīng)步驟(3)所述的起調(diào)水位在絕對(duì)區(qū)間時(shí),確定洪水調(diào)度方案的安全程度，該動(dòng)態(tài)絕對(duì)安全度計(jì)算公式與上述的動(dòng)態(tài)相對(duì)安全度計(jì)算公式相同，其中Tmax為該洪水在校核水位起調(diào)的最快下泄時(shí)間。
[0048](5)選擇是否采取預(yù)泄調(diào)度的方式，降低起調(diào)水位以提高安全度；所述的選擇是否采取預(yù)泄調(diào)度的方式是指預(yù)泄調(diào)度對(duì)不可控洪水影響，表現(xiàn)在預(yù)泄不改變洪水的不可控性和預(yù)泄可縮短最快下泄時(shí)間兩個(gè)方面，其中:
[0049]a.預(yù)泄不改變洪水的不可控性；需要說明的是:不可控洪水一般都是較大的洪水，通常對(duì)大洪水存在預(yù)報(bào)難、預(yù)見期短或預(yù)報(bào)精度差，預(yù)泄對(duì)洪水可控性的影響是消極的，如圖3-4所示，在Ztl水位起調(diào)時(shí)洪水不可控，在Is代表的預(yù)見期內(nèi)預(yù)泄，使水位降至V C1，該洪水仍然不可控，即預(yù)泄無法將不可控洪水變?yōu)榭煽睾樗Ｆ涓驹蚴请S著起調(diào)水位降低，水庫最大下泄能力也降低了，因而導(dǎo)致水庫在更低水位面臨同一場(chǎng)不可控洪水。
[0050]b.預(yù)泄可縮短最快下泄時(shí)間:需要說明的是:如圖3-4所示，若在Ztl水位起調(diào)并遭遇不可控洪水，水庫自b點(diǎn)開始，洪水進(jìn)入不可控階段，執(zhí)行敞泄后仍被動(dòng)滯蓄洪水，直至達(dá)到本次調(diào)洪最高水位Z115在此水位仍執(zhí)行敞泄，以實(shí)現(xiàn)庫水位盡快恢復(fù)至起調(diào)水位4。其最快下泄時(shí)間如圖示為I。
[0051]而執(zhí)行預(yù)泄，庫水位降至Z' 00水庫從c點(diǎn)開始面臨洪水不可控階段且遵循Cd線敞泄，直至達(dá)到最高水位Z' i，再次敞泄恢復(fù)至水位Ztl所需最快下泄時(shí)間為T' C1。數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果顯示，T' ^<1；。即預(yù)泄可以縮短水庫自調(diào)洪高水位降至起調(diào)水位時(shí)間，因此也相應(yīng)提高了水庫防洪安全水平。而圖中abed所圍面積的洪水量恰好等于ZtlZ'。之間預(yù)泄的庫容，即預(yù)泄以后，自V ^起調(diào)至d點(diǎn)，水庫將達(dá)到Ztl水位。預(yù)泄調(diào)度在Ztl水位僅面臨ad線以右的洪水；而不預(yù)泄在Ztl水位起調(diào)，水庫面臨b點(diǎn)以右洪水，即不預(yù)泄比預(yù)泄多了一段(ab段)不可控洪水要滯蓄。
[0052]在退水段同樣由于兩者最高水位差異，預(yù)泄后最高水位Z' i低于不預(yù)泄的最高水位Zp因此預(yù)泄比不預(yù)泄要少泄ef段洪水，結(jié)果使得T' ^<1；。
[0053](6)若預(yù)報(bào)洪水有修正信息，再次重復(fù)上述步驟(I)至(5)的方案。
[0054]現(xiàn)以本發(fā)明應(yīng)用于長江流域東方水庫水利工程為例，進(jìn)一步說明本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0055]一、基本資料:
[0056]a.庫容水位關(guān)系(V?Z),詳見附表I ;
[0057]b.最大下泄能力水位關(guān)系(qm?Z)，詳見附表I ;
[0058]c.典型洪水資料(P = 0.01% )，詳見附表2 ；
[0059]d.初始條件:
[0060]訊限水位:ZQ = 1138m ;起調(diào)水位:ZS = 1138.6m ;防洪高水位(Zksj)為1141m ;校核洪水位(Ziffi)為1145m ;洪水取典型洪水0.8倍；下游無防洪要求。
[0061]二、應(yīng)用實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)過程:
[0062]步驟1，根據(jù)預(yù)報(bào)入庫洪水洪峰和水庫實(shí)時(shí)水位判斷入庫洪水類型。
[0063]由上述基本資料qm?Z關(guān)系表2中查得Zs = 1138.6m、qm = 6870m3/s ；0.8倍典型洪水的洪峰流量為Qm = 0.8X9020 = 7216m3/s ；Qm > qm ;得出洪水在(Zs) 1138.6m起調(diào)水位時(shí)為不可控洪水。
[0064]步驟2，按敞泄方式調(diào)度，計(jì)算滯蓄洪水的最快下泄時(shí)間(Ts)，分析最快下泄時(shí)間(Ts)的影響因素。其中:
[0065]計(jì)算最快下泄時(shí)間Ts = 15.63h ；
[0066]退水緩急對(duì)最快下泄時(shí)間(Ts)的影響:
[0067]設(shè)0.8倍校核洪水為入庫洪水，即Qm = 7216m3/s,洪水歷時(shí)為167h，峰現(xiàn)時(shí)間設(shè)置三種退水緩急類型，起調(diào)水位(Zs)為1138.6m，Qm > qm，仍屬不可控洪水，執(zhí)行敞泄調(diào)度方式；對(duì)洪峰相同，歷時(shí)相同，峰現(xiàn)時(shí)間不同的三個(gè)洪水分別得出其最快下泄時(shí)間(Ts)，詳見表3，由表I結(jié)果可見退水緩(峰現(xiàn)早)的洪水，其最快下泄時(shí)間(Ts)最長，退水愈緩，Ts愈長。
[0068]步驟3，定義洪水調(diào)度起調(diào)水位取值范圍的區(qū)間分為相對(duì)區(qū)間和絕對(duì)區(qū)間。
[0069]相對(duì)區(qū)間定義為起調(diào)水位在汛限水位與防洪高水位之間，東方水庫汛限水位(Zffi限)為1138m，防洪高水位(Z防高)為1141m;
[0070]絕對(duì)區(qū)間定義為起調(diào)水位在汛限水位與校核洪水位之間，東方水庫汛限水位(Zffi限)為ll38m，校核洪水位(Zifffi)為114?;
[0071]步驟4，分別計(jì)算洪水調(diào)度方案的動(dòng)態(tài)相對(duì)安全度或動(dòng)態(tài)絕對(duì)安全度。
[0072]一是計(jì)算動(dòng)態(tài)相對(duì)安全度，得出:
[0073]Tmin = 6.17h ；Tmax = 30.75h ; α 相對(duì)=0.608 ；
[0074]二是計(jì)算動(dòng)態(tài)絕對(duì)安全度，得出:
[0075]Tmin = 6.17h ；Tmax = 41.65h ；TS = 15.63h ； α 絕對(duì)=0.734 ；
[0076]驗(yàn)證在1138.6m水位起調(diào)，遭遇0.8倍校核量級(jí)洪水，對(duì)水庫自身安全的影響。經(jīng)計(jì)算在汛限水位起調(diào)，遭遇校核洪水且采用敞泄調(diào)度方式，其最快下泄時(shí)間為20.72h，本調(diào)度方案最快下泄時(shí)間為15.63h,顯然本方案對(duì)水庫自身安全無影響。
[0077]步驟5，選擇是否采取預(yù)泄調(diào)度的方式，降低起調(diào)水位以提高安全度。
[0078]若調(diào)度人員對(duì)預(yù)報(bào)洪水信息信心不足，采用更為保守偏安全的預(yù)泄調(diào)度方式，在預(yù)見期內(nèi)將水庫預(yù)泄至水位1138.2m,即Zs = 1138.2m,查得該水位最大下泄能力qm =6650m3/s，入庫洪水洪峰流量(Qm)為7216m3/s，Qm > qm，洪水仍然不可控；計(jì)算最快下泄時(shí)間(Ts)為9.86h，此時(shí)間比1138.6m水位起調(diào)對(duì)應(yīng)的最快下泄時(shí)間15.63h為短、α絕對(duì)=
0.896。
[0079]步驟6，預(yù)報(bào)洪水信息修正(修正洪峰)信息。
[0080]假設(shè)預(yù)報(bào)洪水洪峰(Qm)進(jìn)行10%放大修正，即上述計(jì)算中0.8倍校核洪水同倍增大10%，起調(diào)水位(Zs)仍為1138.6m，得出Ts = 19.26h，即洪水增大，同一起調(diào)水位最快下泄時(shí)間延長，安全度下降。
[0081]表1:東方水庫水位一庫容一最大下泄流量關(guān)系表
[0082]
水位(m)I1055 I1076 Il080 Il085~Il090~Il095 IllOO Ill05~IlllO Illl2
庫容(106m3)612~ 1136 1260 1430 1620 1820 2030 2270 2520 2628
下泄流量(m3/s)~153~ 651 747~ 851 944~ 1028 1106 1179 1247 1273 水位(m)1114 1116 1118 1120 1122 1124 1126 1128 1130 1131
庫容(106m3)2738 2848 2964 3080 3208 3336 3468 3604 3740 3814
下泄流量(m3/s)~ 1299 1324 1349 1374 1398 1422 1445 1468 3190 3529 水位(m)1132 1133 1134 1135 1136 1137 1138 1139 1140 1141
庫容(106m3)3888 3962 4036 4110 4187 4265 4332 4420 4497 4580
下泄流量(m3/s)~ 3888 4263 4656 5065 5540 6032 6547 7075 7626 8184 水位(m)1142 1143 1144 1145 1145 1138 1139 1140 1141
庫容(106m3)4662 4745 4827 4910 4956 4332 4420 4497 4580
下泄流量(m3/s)~ 8765 9463 9965 10585 10633 6547 7075 7626 8184
[0083]表2:東方水庫0.01%洪水過程線表
[0084]
時(shí)間(h) [0 U [2 [3 fi [5 [θ [? [8 [9




U L
_0182 0S82 0882 0Z6Z 096Z 0662 OZOC 09IC OfZZ 02CC(s/￡m)暮製
_611 811 ZII 911 SII Η? CU Zll III Oil(q) [§J拙
_OO^C 08^C OISC O^SC OZSC 06SC 029C 0S9C 089C OOZC(s/￡m)暮製
_601 801 ZOI 901 SOI ^OI COI ZOl 1I OOI(q) [§,l拙
_OCZCI 09Zc|08Zc| 0I8c| 0C8C| 0S8c| 088c| 006c| 026c| 086c|(sZenQg^g
[9800]
_66_86_16_96_S6_f6_C6_Z6_16_06(q) [§,l 拙
_OCO^ 080^ OlZf OfZf Qm 0Z9^ 0Z8^ 090S OQgs OOCS(s/cm)暮製
_68_88 _Z8 _98_S8 __C8_Z8_18_08(q) [§,l 拙
_06CS O^SS 069S 0^8S 096S 0609 0129 0CC9 O訴9 0ZS9(s/￡m)暮製
_61_8Z _ZZ _91_SZ _YL__CZ_U_U_OZ(q) [§,l 拙
_0699 0289 0^69 OZOZ 06U QZZL OC^Z OSSZ 008Z 0108(s/￡m)暮製
_69_89_Z9_99_S9_f9_C9_Z9_19_09(q) [§,l拙
_0C28 O訴8 0^98 0C88 0206 0888 0SZ8 0198 0828 096Z(s/￡m)暮製
_6S_8S_ZS_9S_SS_f9__CS_CS_IS_OS(q) [§,l拙
_089Z 02SZ QZZL 0089 0829 09ZS 06? 0I2S 06腫(s/￡m)暮製
_6f__Lf _9f_9f __Zf__Zf_If_(q) [§J拙
_018^ 090S 090S 090S 090S OCOS OOOS 096^ 008^(s/￡m)暮製
_6C_sc_ζε_(tái)9C_sc_η_εε_(tái)cc_ιε_(tái)oc(q) [§,l拙
_O女肺 08計(jì) OCC^ 081^ OCO^ 026C 0I8C OOZC O^ZC OZZC(s/￡m)暮製
_6Z_8Z_LZ_9Z_9Z_VZ_ZZ_ZZ_IZ_OZ(q) [§,l拙
_0I8C O^ZC 099C 06SC O^SC 08^C OC^C 0C2C OCOC 0C82(s/￡m)暮製
_61^_81_ZI _91_SI _n_Cl_Cl_U_PT(q) [§,l拙
?\?\ΓΤ7 ?\ΓΤ7Γ7 ?\? ? Γ7 ?\Γ7η T 八；L 丨 T Γ\Γ\Γ>Τ 八/?LT ?\Γ7?^? Γ\Γ>Γ? T ?\Γ\Γ7?/e / ΤΠ\
時(shí)間(h) [?20 [?2?~[?22 |123Il24Il25Ι?26Ι?27 Ι?28Ι?29
流量(m3/s)~2770~ 2730 2680~ 2640259025402500 2440 2390 2340
時(shí)間(h) 130 131 ~ 132 133134135136137 138139
流量(m3/s)~2300~ 2260 2220~ 2170214021102090 2060 2030 1990
時(shí)間(h) T1 141 ~ 142 143144145146147 148149
流量(m3/s)~i960~ 1930 1890~ 1860183018001760 1730 1700 1670
時(shí)間(h) ΤδΟ 151 ~ 152 153154155156157 158159
流量(m3/s)~1640~ 1620 1600~ 1580155015301510 1490 1470 1450
時(shí)間(h) ΤθΟ 161 ~ 162 163164165166167
流量(m3/s)~Τ430~ 1410 1380~ 1370135013401320 1310
[0086]表3:退水緩急對(duì)最快下泄時(shí)間影響結(jié)果情況表
[0087]
起調(diào)水位On)I汛限水位(m)~I洪峰流量(m3/s)|峰現(xiàn)時(shí)間(h)~|下泄時(shí)間(h)
1138.6113872169418.79
1138.61138721610017.95
1138.61138T2A&10617.08
[0088]注:表3中數(shù)據(jù)為持續(xù)時(shí)間相同峰現(xiàn)時(shí)間不同的洪水比較。
[0089]本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】中凡未涉到的說明屬于本領(lǐng)域的公知技術(shù)，可參考公知技術(shù)加以實(shí)施。
[0090]以上【具體實(shí)施方式】及實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明提出的一種基于不可控洪水特性的洪水調(diào)度安全度評(píng)價(jià)方法技術(shù)思想的具體支持，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在本技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何等同變化或等效的改動(dòng)，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于不可控洪水特性的洪水調(diào)度安全度評(píng)價(jià)方法，其特征在于包括如下具體步驟: (1)根據(jù)預(yù)報(bào)入庫洪水洪峰和水庫實(shí)時(shí)水位判斷入庫洪水類型； (2)根據(jù)預(yù)報(bào)入庫洪水過程和水庫面臨水位，按敞泄方式調(diào)度，計(jì)算滯蓄洪水的最快下泄時(shí)間； (3)定義洪水調(diào)度起調(diào)水位取值范圍的區(qū)間，該區(qū)間分為相對(duì)區(qū)間和絕對(duì)區(qū)間，其中:相對(duì)區(qū)間定義為起調(diào)水位在汛限水位與防洪高水位之間；絕對(duì)區(qū)間定義為起調(diào)水位在汛限水位與校核洪水位之間； (4)分別計(jì)算洪水調(diào)度方案的動(dòng)態(tài)相對(duì)安全度或動(dòng)態(tài)絕對(duì)安全度，其中:計(jì)算洪水調(diào)度方案的動(dòng)態(tài)相對(duì)安全度，并判斷洪水調(diào)度方案對(duì)下游防洪安全的影響；計(jì)算洪水調(diào)度方案的動(dòng)態(tài)絕對(duì)安全度，并判斷洪水調(diào)度方案對(duì)水庫自身安全的影響； (5)選擇是否采取預(yù)泄調(diào)度的方式，降低起調(diào)水位以提高安全度； (6)若預(yù)報(bào)洪水有修正信息，再次重復(fù)上述步驟(I)至(5)的方案。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于不可控洪水特性的洪水調(diào)度安全度評(píng)價(jià)方法，其特征在于步驟(I)所述的入庫洪水類型包括可控洪水、臨界洪水或不可控洪水，各入庫洪水類型的判別條件包括: a.當(dāng)洪水起調(diào)水位對(duì)應(yīng)的最大下泄能力比面臨洪水洪峰流量大時(shí)，該洪水定義為可控洪水； b.當(dāng)起調(diào)水位對(duì)應(yīng)的最大下泄能力恰好等于面臨洪水洪峰流量時(shí)，該洪水定義為臨界洪水； c.當(dāng)面臨洪水的洪峰流量大于起調(diào)水位對(duì)應(yīng)的最大下泄能力時(shí)，該洪水定義為不可控洪水。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于不可控洪水特性的洪水調(diào)度安全度評(píng)價(jià)方法，其特征在于步驟(2)所述的最快下泄時(shí)間，是指在水庫調(diào)洪至最高水位，執(zhí)行敞泄調(diào)度方式下泄滯蓄洪水，使水位恢復(fù)至起調(diào)水位的時(shí)間，最快下泄時(shí)間的影響因素包括: a.洪水量級(jí)影響:在同一起調(diào)水位，洪水量級(jí)愈大，則最快下泄時(shí)間愈長； b.起調(diào)水位影響:同一洪水,起調(diào)水位愈高,其最快下泄時(shí)間愈長； c.退水緩急影響:同樣量級(jí)洪峰的洪水，退水緩的洪水其最快下泄時(shí)間比退水急的洪水的最快下泄時(shí)間要長。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于不可控洪水特性的洪水調(diào)度安全度評(píng)價(jià)方法，其特征在于步驟(4)所述的動(dòng)態(tài)相對(duì)安全度，是指對(duì)應(yīng)步驟(3)所述的起調(diào)水位在相對(duì)區(qū)間時(shí)，確定洪水調(diào)度方案的安全程度，該動(dòng)態(tài)相對(duì)安全度計(jì)算公式為:
τ — 7?
— * π.: 二 _ T -T
x丄 xivs, 式中Tmax、Tmin, Ts分別為該洪水在Zs水位起調(diào)對(duì)應(yīng)的最快下泄時(shí)間，其中Z防高〉Zs > Z汛限。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于不可控洪水特性的洪水調(diào)度安全度評(píng)價(jià)方法，其特征在于步驟(4)所述的動(dòng)態(tài)絕對(duì)安全度，是指對(duì)應(yīng)步驟(3)所述的起調(diào)水位在絕對(duì)區(qū)間時(shí)，確定洪水調(diào)度方案的安全程度，該動(dòng)態(tài)絕對(duì)安全度計(jì)算公式與上述權(quán)利要求4所述的動(dòng)態(tài)相對(duì)安全度計(jì)算公式相同，其中Tmax為該洪水在校核水位起調(diào)對(duì)應(yīng)的最快下泄時(shí)間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于不可控洪水特性的洪水調(diào)度安全度評(píng)價(jià)方法，其特征在于步驟(5)所述的選擇是否采取預(yù)泄調(diào)度的方式，是指預(yù)泄調(diào)度對(duì)不可控洪水影響表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面: a.預(yù)泄不改變洪水的不可控性； b.預(yù)泄可縮短最快下泄時(shí)間。
【文檔編號(hào)】E02B1/00GK104179148SQ201410177185
【公開日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年4月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月29日
【發(fā)明者】陳守倫, 李曉英, 芮鈞, 胡明, 葛朝霞, 萬定生, 葉翔, 李林峰, 顧文鈺, 錢名開, 徐時(shí)進(jìn) 申請(qǐng)人:河海大學(xué)