水库防洪分类预报调度方式及风险浅析

龙春改LONG Chun-gai；魏改琴WEI Gai-qin

（河南省平顶山市昭平台水库管理局，平顶山 467337）

（Zhaopingtai Reservoir Administration Authority of Pingdingshan，Henan，Pingdingshan 467337，China）

1 水库防洪分类预报调度设计方法

1.1 水库防洪分类预报调度方式基本理念和假定 基本理念是利用有限历史样本资料中的气象监测、降雨、暴雨洪水预报信息等所有可以利用的信息，并且将历史洪水过程进行分类，然后根据不同的类型的具体情况制定相关的调度规则。

基本假定是：一类暴雨天气系统对应一类的洪水过程。如果某一类的暴雨天气系统再次出现，则可以依据其对应的洪水过程的调度规则进行洪水的调节。

1.2 水库防洪分类预报调度规则优化设计 第一，针对已经建造并且运行多年的水库。在此种情况之下，可以根据不同类型的天气系统的暴雨洪水典型，并且保证在达到安全要求的原则之下，推求相应的类型的防洪预报调度规则。第二，对于刚刚建立不久的水库，除了必须根据不同的类型且满足安全原则之外，每一类的规则可以用实际的进入水库的水的流量或者水库水位作指标，在设计的过程当中还必须依据现有的规范和要求进行。流程设计优化图如图1 所示。

1.2.1 分类典型过程的选取 确定分类典型过程需要将历史上的洪水过程的成因分析和聚类分析相结合，并在此基础之上确定分类。当洪水聚类时，所选取的指标既要充分体现降雨洪水过程的特征，又要对洪水分类预测起到一定作用。

1.2.2 防洪分类预报调度规则的选定原则

①总量的控制原则。总量的控制原则具体是指在选择累积净雨的判断指标值的时候，需要大于等于同一个频率所设计的洪水的总径流量的深。

②分类代表性原则。因为分类典型过程存在着差异，介于这个因素的考虑，对于同一量级的洪水的泄流判断指标，应该要依据具体的洪水类型再进行相应值的选择。

1.3 实例分析——昭平台水库防洪预报调度规则设计

1.3.1 防洪标准及主要技术参数 昭平台水库将汛期划分为主汛期、过渡期、后汛期三个阶段。经过各种方案比较，分别确定汛限水位为：6 月21 日～8 月15 日为主汛期，汛限水位167.0m；8 月16 日～8 月25 日为过渡期，汛限水位170.0m；8 月26 日～9 月15 日为后汛期，汛限水位172.0m。

主要技术参数为：100年一遇设计：设计洪水位177.89m，相应库容5.48 亿m3；最大泄量4100m3/s。5000年一遇校核：校核水位180.98m，相应库容6.8718 亿m3；泄量13551m3/s，其中杨家岭溢洪道9152m3/s。

1.3.2 典型洪水过程的选择 暴雨洪水根据天气情况可以分为不同的类型。在对昭平台水库进行典型选择的时候，可以分别选择在1975年8 月4 日的洪水、1992年5月4 日和2000年7 月21 日这三次洪水作为不利典型。

1.3.3 调度规则指标的选择和推求 第一，推求各典型设计的洪水降雨过程。首先是要将不同频率的五日设计洪水的径流深减掉基流所折合出的径流深。然后将所求出的值加上典型洪水的扣损值就会求出不同频率设计洪水次降雨的总量。最后再利用同倍比将系数和典型洪水的降雨过程放大，就能推求出不同频率设计洪水降雨的过程。第二，利用“降雨扣损法”来对不同设计频率洪水净雨的时程分配进行推求。

1.3.4 规则的合理性检验 对昭平台水库防洪预报调度规则进行合理性的检验，在这里选择2010年发生的大洪水作为例子，进行相关分析。

2010年7 月18 日晚23 时，水库上游中汤以上开始降暴雨，随后暴雨逐渐向中汤以下推进，到19 日1 时左右水库上游普降大暴雨。7 月19 日1 时，水库入库流量由205 立方米/秒逐步加大，到4 时仅3 个小时的时间，入库流量增大到最大9252 立方米/秒。7 月18 日的流域日平均降雨量为141 毫米，库水位由18 日8 时的164.75 米上升到19 日8 时的169.62 米，一日库水位上涨4.87 米。

2 风险分析——模糊综合风险分析

洪水预报方案的风险是指：在假定的净雨、峰现时间、洪峰流量的预报误差，以及保证这三者之间是独立无关的情况之下。在进行降雨径流的预报过程当中，净雨的预报误差△R比规范所允许的误差δR更大，峰现时间的预报误差△T比之规范的δT更大，洪峰流量的预报误差△Qm比之规范的δQm更大。那么三者当中至少会有一种发生的概率，可以用以下的概率进行描述：

然后再根据定义来确认各预报变量的功能函数是：

那么各自的风险就可以用以下的式子进行表述：

则系统的风险率就是：

因为洪水的预报方案的预报风险临界准则具有一个特性，那就是模糊性，所以可以引入模糊数∈来表示渐变的过程。从而得出洪水预报方案各预报变量和预报系统的模糊综合风险率分别是：

3 结语

以上通过对水库防洪分类预报调度方式的设计研究，并且在对水库防洪分类预报调度方式进行设计的时候，因为所依据的设计洪水、典型洪水等众多的因素存在不确定性，所以在制定相应的调度规则或者实际指导的时候常常会存在一定的风险。为了调度方式的可行性和安全考虑，也进行了风险分析方式的探究。

[1]张静.水库防洪分类预报调度方式研究及风险分析[D].大连理工大学,2007.

[2]翟宜峰,侯召成,曹永强.水库防洪分类预报调度设计方法研究[J].水力发电学报,2006(04).

[3]曹永强.汛限水位动态控制方法研究及其风险分析[D].大连理工大学,2003.