水库防洪错峰调度风险分析方法及应用

马哲健

摘 要：我国的地形复杂、水文类型多样，且由于气候的变化导致我国很多地区的洪水多发，为了阻止这些自然灾害，同时在阻止的基础上对这些洪水加以利用，我国采用了水库防洪错峰调度的方法来减少水库防洪库容，同时还能明显提高洪水的资源利用率。然而，洪水这样的自然灾害本身就存在很多不确定性，在实际调度过程中，由于气候的变化、洪水预报、泄洪传播时间以及调度滞时等问题，导致水库防洪错峰调度是存在风险的，但是基于这种方法对洪水治理有显著效果，本文将从水库防洪错峰调度的风险计算、决策等方面进行阐述，为研究水库防洪错峰调度风险提供帮助。

关键词：水库防洪错峰调度;风险分析;方法应用

我国利用洪水资源进行农业灌溉、鱼类养殖以及发电等各项措施都是依托于我国洪水预报技术的提升，使得我国对洪水管理更加有效，提升了洪水资源的利用效率。而水库防洪错峰调度则是水库防洪预报调度的方式之一，它主要是根据水库下游的区间洪水预报信息，在该区域的洪水来临之前，将该库区的水库泄量减少，从而让水库泄量与洪水的流量组合在一起也不会超过下游的防洪断面的安全泄量，减少因为洪水来临而引发的自然灾害，同时也能合理利用洪水，减轻用水困难的问题。

根据我国的水库防洪预报调度的风险分析报告来看，洪水预报的精准度对水库防洪错峰调度风险率有很大的影响，因此，通过对洪水预报的不确定因子进行分析，不断提高其精准度，可以有效降低预防水库防洪错峰调度的风险。

一、水库防洪错峰调度的风险计算

（一）风险的识别与定义

水库防洪错峰调度的风险主要包括以下几种：库区淹没风险、水库大坝风险以及水库下游防洪风险。这个风险顾名思义就是由于洪水预报不够准确导致洪水泄量与库区泄量超过断面的安全泄量，最终引发洪灾危机以上几个区域的洪水风险。在这其中，库区淹没风险和水库大坝风险则主要和水库调洪高水位有关，下游防洪风险则与水库泄量相关联。在在多次实验中证明，如果错峰不成功，区间洪水泄量与库区的泄量超过防洪控制断面的安全泄量，就会引发水库下游的防洪风险。

（二）不确定性因子的识别与量化

根据水库防洪错峰调度风险的几项因素而言，其不确定因子主要是区间洪水预报、洪水传播时间以及调度滞时。其中，区间洪水预报的不确定性主要是由洪峰力量和峰现时间决定的;洪水传播时间则要考虑下游河道断面的水力参数、糙率等各种因素，这些因素随机性和不确定性程度都很大;调度滞时的不確定性则是跟人为因素有较大关联，如调度决策的正确性与下达时间、指令的传递速度以及泄洪闸门的关闭开启时间。这些自然和人为因素都有强的随机性和不确定性，在识别和量化时有很大的困难，因此在计算水库防洪错峰调度风险率时要着重考虑。

（三）风险率的计算

水库防洪错峰调度计算有其基本原理以及不确定性因子，因此根据两者进行推测，水库防洪错峰调度风险大部分是由于不确定因子造成的，因此在理论上要解决此类风险要通过尽可能减少不确定性因子。但是不确定因子没有办法用简单的数据公式来表达，因此只能采用变换法生成随机数，并且使用分布函数抽样的方法来生成数据，再用随机数模拟实际发生的区间洪峰流量及出现的时间，然后将区间洪峰流量和已知的水库下泄流量叠加判断是否超过安全流量以此计算水库防洪错峰调度的风险率。

二、水库防洪错峰调度方案的决策

在一开始的水库防洪错峰调度规则拟定的方案中，并没有考虑不确定性因子对水库防洪错峰调度产生的影响，因此水库防洪错峰调度的风险率明显要提高很多，在实际应用中，这些不确定性因子对水库泄洪产生很大的风险，虽然采用其他措施，如延长错峰时间、减小错峰流量能够缓解因为不确定性因子排除的风险率，但是明显治标不治本。

因此，根本方式还是要降低错峰调度的风险，将其控制在能够预防的水平，参照水库防洪预报调度对洪水预报方案的要求，建议水库防洪错峰调度的风险率不得超过15%。

三、调度风险分析在富水水库调度中的应用

富水水库水库主要特性指标如下：（1）富水流域面积5130平方公里，本库拦截长江支流富水河，承雨面积2450平方公里，属水文第Ⅱ区。（2）多年平均降雨1594毫米，降雨季节主要分布在4-8月，占年降雨量75%，主汛期5-7月占年雨量的三分之一，降雨时空分布不均，雨强变化大。（3）富水下游耕地22.6万亩，人口16.06万人，阳新城关站现有过洪能力2800秒立米。当长江水位高於22.3米时，内河渍水则不能自排，全靠泵站抽排。由富水水库的特性可知富水水库来洪量大，库容较小，下游行洪能力较差，特别是遇到连续强降雨时，调度矛盾突出。

富水水库在洪水预报中的不确定因子主要有：（1）未来降雨量。（2）洪峰流量及出现时间。（3）洪水总量。其中洪峰流量和洪峰出现时间计算误差不会太大，洪水总量过程和时间相对较长，所以影响最大的不确定因子为未来降雨量。在实际洪水预报计算时我们对洪峰流量和洪峰出现时间划分区间的方式来进行计算，比如坝前洪峰出现时间一般在最大降雨出现后4-5小时发生。未来降雨量按照卫星云图和天气预报情况，适度放大未来降雨量估值进行计算，放大未来降雨量估值是为了降低风险率。然后根据计算得出的洪水预报情况适时进行调度，必要时要采取预泄洪措施。在实时调度过程中还要根据下游降雨情况适时进行错峰。并尽可能与区间支流错峰，力求减轻下游洪水灾害。

四、结语

通过水库防洪错峰调度风险的计算并应用在实际过程中，能够很大程度减少水库防洪库容，降低洪水灾害，同时还能提高洪水资源利用效率，进而造福下游地区的人民，提高其生活水平。

参考文献：

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