申请/专利权人：长江水利委员会水文局;贵州乌江水电开发有限责任公司;雅砻江流域水电开发有限公司

申请日：2023-12-20

公开（公告）日：2024-03-15

公开（公告）号：CN117436619B

主分类号：G06Q10/063

分类号：G06Q10/063;G06Q10/0635;G06Q10/0631;G06Q50/06

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.15#授权;2024.02.09#实质审查的生效;2024.01.23#公开

摘要：本发明公开了一种基于等效防洪作用的梯级水库防洪库容联合预留方法，包括以下主要步骤：量化流域暴雨洪水特性；基于流域暴雨洪水特性确定流域不同时间尺度的暴雨预报判别指标；结合流域暴雨洪水特性和当前水文气象预报水平，确定可用于判别未来水雨情形势的有效预见期；综合暴雨预报判别指标和未来水雨情形势的有效预见期，根据上游水库汛期不同运行水位对应的拦蓄能力，动态分析下游水库汛期运行水位动态控制指标，制定梯级水库汛期防洪库容联合预留方案；通过运用梯级水库汛期防洪库容联合预留方案，分析水库的效益以及潜在防洪风险，制定风险控制措施。既保证了计算结果的精度与可靠性，又能及时方便地在梯级水库防洪库容联合预留方案制定中推广应用。

主权项：1.一种基于等效防洪作用的梯级水库防洪库容联合预留方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、采集研究区域内的研究数据，基于研究数据分析和量化流域暴雨特性CR、洪水特性CF和区间典型洪水及特性CT；步骤2、基于流域暴雨特性CR、洪水特性CF和区间典型洪水及特性CT确定流域不同时间尺度的暴雨预报判别指标IR；步骤3、结合流域暴雨特性CR、洪水特性CF和区间典型洪水及特性CT和当前水文气象预报水平L，确定可用于判别未来水雨情形势的有效预见期TRF；步骤4、综合暴雨预报判别指标IR和有效预见期TRF，根据上游水库汛期不同运行水位对应的拦蓄能力，动态分析下游水库汛期运行水位动态控制指标，制定梯级水库汛期防洪库容联合预留方案；步骤5、在实时调度过程中，根据上游水库不同运行水位相对应等效系数，运用梯级水库汛期防洪库容联合预留方案，分析水库的效益增量以及潜在防洪风险，制定风险控制措施；所述步骤1进一步为：步骤11、收集流域气象资料，分析得到流域暴雨特性CR，包括流域年降雨量特征、年内面雨量特征和暴雨时空分布；步骤12、收集流域水文资料，分析得到洪水特性CF，包括洪水组成、流域重要站点洪峰频次统计和洪水遭遇规律；步骤13、根据流域水文资料，分析得到区间典型洪水及特性CT，包括区间最大洪水散点分布、区间暴雨洪水特性、区间洪水涨水规律和典型洪水过程；所述步骤2进一步为：步骤21、将研究区域划分为不同区域；步骤22、针对每个区域中分析该区域中的暴雨气候特点；步骤23、基于暴雨气候特点选取典型暴雨过程；步骤24、分析暴雨过程的气候背景及天气学成因；步骤25、确定不同时间尺度的暴雨预报判别指标IR；所述步骤3进一步为：步骤31、对流域短中期降雨预报精度进行评定，分析降雨预报误差情况，评价短中期气象预报现状水平和不确定性，提出流域降雨预报有效预见期TR；步骤32、依序分析洪水预报预见期TF、洪水传播时间和不同量级洪水预报精度，评估水情预报水平和预报不确定性；步骤33、结合水文气象预报水平L综合确定可用于判别未来水雨情形势的有效预见期TRF；所述步骤4进一步为：步骤401、解析水库防洪调度的参量及其关系上游水库编号计为A，其规定预留防洪库容计为V0A，入库流量时间序列对应计为{QinA}，防洪调度起调水位计为HstartA，水库防洪调度规则计为函数FA*，水库的出库流量时间序列计为{QoutA}，水库的库水位时间序列计为{HA}，前述各变量之间的关系为{QoutA}，{HA}=FA{QinA}，HstartA；下游水库编号计为B，其规定预留防洪库容计为V0B，入库流量时间序列对应计为{QinB}，防洪调度起调水位计为HstartB，水库防洪调度规则计为函数FB*，水库的出库流量时间序列计为{QoutB}，水库的库水位时间序列计为{HB}，前述各变量之间的关系为{QoutB}，{HB}=FB{QinB}，HstartB；计水库A和水库B之间的区间流量为{QintervalAB}，根据上下游梯级水库之间的水力联系，则{QoutA}+{QintervalAB}={QinB}；步骤402、设定场景0的起调水位计水库A的汛限水位为HlimitedA，场景0的水库A起调水位计为HstartA,0，将HstartA,0设定为水库A的汛限水位，即HstartA,0=HlimitedA；计水库B的汛限水位为HlimitedB，场景0的水库B起调水位计为HstartB,0，将HstartB,0设定为水库B的汛限水位，即HstartB,0=HlimitedB；步骤403、进行场景0的水库A和水库B防洪调度首先，根据水库A的防洪调度规则FA*，以{QinA}和HstartA,0为输入，可得到场景0的出库流量时间序列{QoutA,0}和库水位时间序列计为{HA,0}；其次，根据上下游梯级水库之间的水力联系，可得到{QinB,0}={QoutA,0}+{QintervalAB}；然后，根据水库B的防洪调度规则FB*，以{QinB,0}和HstartB,0为输入，可得到场景0的出库流量时间序列{QoutB,0}和库水位时间序列计为{HB,0}；步骤404、设定场景1的水库A起调水位下降值ΔHstartA,down，计场景1的水库A防洪调度起调水位HstartA,1，即HstartA,1=HstartA-ΔHstartA,down；步骤405、进行水库A的防洪调度；根据水库A的防洪调度规则FA*，以{QinA}和HstartA,1为输入，可得到场景1的出库流量时间序列{QoutA,1}和库水位时间序列计为{HA,1}；步骤406、更新水库B的入库流量；根据上下游梯级水库之间的水力联系，{QinB,1}={QoutA,1}+{QintervalAB}；步骤407、假定水库B起调水位的上浮值ΔHstartB,up,trial，计对应的水库B防洪调度起调水位HstartB,1，即HstartB,1=HstartB+ΔHstartB,up,trial；步骤408、进行水库B的防洪调度；根据水库B的防洪调度规则FB*，以{QinB,1}和HstartB,1为输入，可得到场景1的出库流量时间序列{QoutB,1}和库水位时间序列计为{HB,1}；步骤409、计算边界条件的偏差；计上浮前后水库B出库流量峰值偏差为ΔQout,maxB，即ΔQout,maxB=|max{QoutB,0}-max{QoutB,1}|；计上浮前后水库B库水位最高值偏差为ΔHmaxB，即ΔHmaxB=|max{HB,0}-max{HB,1}|；步骤410、设定边界条件偏差的阈值；计允许的上浮前后水库B出库流量峰值偏差阈值为ΔQout,maxB,threshold；允许的上浮前后水库B库水位峰值偏差阈值为ΔHmaxB,threshold；ΔQout,maxB,threshold和ΔHmaxB,threshold的具体取值由专业人员根据经验设定；步骤411、修正ΔHstartB,up,trial；如果ΔQout,maxBΔQout,maxB,threshold且ΔHmaxBΔHmaxB,threshold，则入步骤S412；否则，继续进行如下判断：（1）如果max{QoutB,0}max{QoutB,1}或者max{HB,0}max{HB,1}，则ΔHstartB,up,trial修正为原来的1.5倍，即ΔHstartB,up,trial=1.5*ΔHstartB,up,trial，然后进入步骤407；（2）如果max{QoutB,0}max{QoutB,1}或者max{HB,0}max{HB,1}，则ΔHstartB,up,trial修正为原来的0.5倍，即ΔHstartB,up,trial=0.5*ΔHstartB,up,trial，然后进入步骤407；步骤412、此时的水库B起调水位的上浮值ΔHstartB,up,trial相应的减小的库容ΔVB，与水库容ΔVB，与水库A起调水位下降值ΔHstartA,down相应增加的库容ΔVA的比值α，即为水库A库容与水库B库容的等效系数；基于等效防洪作用的梯级水库防洪库容联合预留方法即：V0A+V0B≤V0A+ΔVA+V0B-ΔVB，其中ΔVB=α*ΔVA；步骤413、设置一组水库A不同下降幅度的起调水位{HstartA,1,HstartA,2,…,HstartA,n}，重复步骤404至步骤412，计算相应一组等效系数{α1,α2,…,αn}；步骤414、梯级水库防洪库容联合预留方法启动条件判别根据水文气象预报水平L，判断有效预见期TRF内的水雨情形势，结合暴雨预报判别指标IR，当未来水雨情形势在设定的IR范围内时，即可启动梯级水库防洪库容联合预留方案。

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