水庫防洪分類預報調度方式及風險淺析

龍春改LONG Chun-gai；魏改琴WEI Gai-qin

（河南省平頂山市昭平臺水庫管理局，平頂山 467337）

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

1 水庫防洪分類預報調度設計方法

1.1 水庫防洪分類預報調度方式基本理念和假定 基本理念是利用有限歷史樣本資料中的氣象監測、降雨、暴雨洪水預報信息等所有可以利用的信息，并且將歷史洪水過程進行分類，然后根據不同的類型的具體情況制定相關的調度規則。

基本假定是：一類暴雨天氣系統對應一類的洪水過程。如果某一類的暴雨天氣系統再次出現，則可以依據其對應的洪水過程的調度規則進行洪水的調節。

1.2 水庫防洪分類預報調度規則優化設計 第一，針對已經建造并且運行多年的水庫。在此種情況之下，可以根據不同類型的天氣系統的暴雨洪水典型，并且保證在達到安全要求的原則之下，推求相應的類型的防洪預報調度規則。第二，對于剛剛建立不久的水庫，除了必須根據不同的類型且滿足安全原則之外，每一類的規則可以用實際的進入水庫的水的流量或者水庫水位作指標，在設計的過程當中還必須依據現有的規范和要求進行。流程設計優化圖如圖1 所示。

1.2.1 分類典型過程的選取 確定分類典型過程需要將歷史上的洪水過程的成因分析和聚類分析相結合，并在此基礎之上確定分類。當洪水聚類時，所選取的指標既要充分體現降雨洪水過程的特征，又要對洪水分類預測起到一定作用。

1.2.2 防洪分類預報調度規則的選定原則

①總量的控制原則。總量的控制原則具體是指在選擇累積凈雨的判斷指標值的時候，需要大于等于同一個頻率所設計的洪水的總徑流量的深。

②分類代表性原則。因為分類典型過程存在著差異，介于這個因素的考慮，對于同一量級的洪水的泄流判斷指標，應該要依據具體的洪水類型再進行相應值的選擇。

1.3 實例分析——昭平臺水庫防洪預報調度規則設計

1.3.1 防洪標準及主要技術參數 昭平臺水庫將汛期劃分為主汛期、過渡期、后汛期三個階段。經過各種方案比較，分別確定汛限水位為：6 月21 日～8 月15 日為主汛期，汛限水位167.0m；8 月16 日～8 月25 日為過渡期，汛限水位170.0m；8 月26 日～9 月15 日為后汛期，汛限水位172.0m。

主要技術參數為：100年一遇設計：設計洪水位177.89m，相應庫容5.48 億m3；最大泄量4100m3/s。5000年一遇校核：校核水位180.98m，相應庫容6.8718 億m3；泄量13551m3/s，其中楊家嶺溢洪道9152m3/s。

1.3.2 典型洪水過程的選擇 暴雨洪水根據天氣情況可以分為不同的類型。在對昭平臺水庫進行典型選擇的時候，可以分別選擇在1975年8 月4 日的洪水、1992年5月4 日和2000年7 月21 日這三次洪水作為不利典型。

1.3.3 調度規則指標的選擇和推求 第一，推求各典型設計的洪水降雨過程。首先是要將不同頻率的五日設計洪水的徑流深減掉基流所折合出的徑流深。然后將所求出的值加上典型洪水的扣損值就會求出不同頻率設計洪水次降雨的總量。最后再利用同倍比將系數和典型洪水的降雨過程放大，就能推求出不同頻率設計洪水降雨的過程。第二，利用“降雨扣損法”來對不同設計頻率洪水凈雨的時程分配進行推求。

1.3.4 規則的合理性檢驗 對昭平臺水庫防洪預報調度規則進行合理性的檢驗，在這里選擇2010年發生的大洪水作為例子，進行相關分析。

2010年7 月18 日晚23 時，水庫上游中湯以上開始降暴雨，隨后暴雨逐漸向中湯以下推進，到19 日1 時左右水庫上游普降大暴雨。7 月19 日1 時，水庫入庫流量由205 立方米/秒逐步加大，到4 時僅3 個小時的時間，入庫流量增大到最大9252 立方米/秒。7 月18 日的流域日平均降雨量為141 毫米，庫水位由18 日8 時的164.75 米上升到19 日8 時的169.62 米，一日庫水位上漲4.87 米。

2 風險分析——模糊綜合風險分析

洪水預報方案的風險是指：在假定的凈雨、峰現時間、洪峰流量的預報誤差，以及保證這三者之間是獨立無關的情況之下。在進行降雨徑流的預報過程當中，凈雨的預報誤差△R比規范所允許的誤差δR更大，峰現時間的預報誤差△T比之規范的δT更大，洪峰流量的預報誤差△Qm比之規范的δQm更大。那么三者當中至少會有一種發生的概率，可以用以下的概率進行描述：

然后再根據定義來確認各預報變量的功能函數是：

那么各自的風險就可以用以下的式子進行表述：

則系統的風險率就是：

因為洪水的預報方案的預報風險臨界準則具有一個特性，那就是模糊性，所以可以引入模糊數∈來表示漸變的過程。從而得出洪水預報方案各預報變量和預報系統的模糊綜合風險率分別是：

3 結語

以上通過對水庫防洪分類預報調度方式的設計研究，并且在對水庫防洪分類預報調度方式進行設計的時候，因為所依據的設計洪水、典型洪水等眾多的因素存在不確定性，所以在制定相應的調度規則或者實際指導的時候常常會存在一定的風險。為了調度方式的可行性和安全考慮，也進行了風險分析方式的探究。

[1]張靜.水庫防洪分類預報調度方式研究及風險分析[D].大連理工大學,2007.

[2]翟宜峰,侯召成,曹永強.水庫防洪分類預報調度設計方法研究[J].水力發電學報,2006(04).

[3]曹永強.汛限水位動態控制方法研究及其風險分析[D].大連理工大學,2003.