水库汛限水位调整方案的风险与效益分析

论文摘要

我国广大的北方流域水资源十分贫乏,随着国民经济的不断发展,水资源供需矛盾日益尖锐。水资源短缺不但制约了社会经济的发展,也造成了严重的生态环境问题。因此,充分发挥现有水库的调蓄作用,挖掘调蓄潜力,在不增加防洪风险的前提下适时地将部分洪水转化为可利用的水资源,对缓解流域水资源危机、改善流域生态环境尤显得重要。然而在汛期许多水库为了保证防洪安全,库水位必须维持在一个较低水平,造成大量弃水,使汛期水资源得不到充分利用。为了协调水库防洪与兴利的矛盾,进一步开发利用汛期洪水资源,缓解地区水资源紧缺的状况,文中计算了滦河流域潘家口水库汛期不同汛限水位调整方案对应的风险与效益指标,并由此实现了对动态汛限水位调整方案的优选。其主要研究结果包括:1)在系统分析国内外风险定义及风险计算方法的基础上提出极限风险率的概念,并阐述了极限风险率的计算方法。然后建立了面向应用问题的基于随机模拟的极限风险率计算模型。2)采用模拟分析的途径模拟出洪峰流量、最大一日洪量和最大三日洪量并将其放大在典型洪水过程线上。根据拟定的汛限水位调整方案,通过调洪演算得出各方案下的最高水位,再利用所建立的模型计算相应的极限风险率。3)以长系列逐日平均入库流量过程为输入,采用一阶季节性自回归模型进行模拟,并通过调洪演算,最后得出各汛限水位调整方案下的供水效益和发电效益。4)综合考虑潘家口水库抬高汛限水位的风险和效益指标,通过建立的基于最大熵原理的汛限水位方案多级模糊优选模型对汛限水位方案进行模糊优选。得出最优方案,为水库调度决策提供参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 致谢
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景与意义
• 1.2 研究问题的学科进展
• 1.2.1 水库防洪风险研究
• 1.2.2 汛限水位的调整与运用
• 1.2.3 综合评价方法的研究现状
• 1.3 本文的主要内容
• 第二章 水库防洪风险分析计算方法
• 2.1 风险的基本概念
• 2.1.1 风险的定义
• 2.1.2 洪灾风险的特性
• 2.2 常用的风险计算方法
• 2.3 水库防洪极限风险率的估算
• 2.3.1 水库防洪极限风险率的定义
• 2.3.2 水库极限风险率的计算方法
• 2.3.3 随机模拟模型的建立
• 2.3.4 标准P-III 型分布纯随机序列的模拟方法[70]
• 2.4 本章小结
• 第三章 水库汛限水位调整的风险研究
• 3.1 潘家口水库现有设计洪水成果
• 3.2 水库防洪汛限水位调整的不确定性分析
• 3.3 汛限水位调整方案的拟定
• 3.4 水库防洪极限风险率的计算
• 3.4.1 洪峰流量的模拟
• 3.4.2 最大1 日洪量与最大3 日洪量的推求
• 3.4.3 入库洪水过程线
• 3.4.4 调洪演算
• 3.4.5 极限风险率的计算
• 3.5 本章小结
• 第四章 水库汛限水位调整的效益分析
• 4.1 一阶季节性自回归模型SAR（1）的原理
• 4.1.1 一阶季节性自回归模型的结构
• 4.1.2 SAR（1）模型参数估计
• 4.1.3 SAR（1）模型的随机模拟
• 4.1.4 季节性水文时间序列的相关分析
• 4.2 调整汛限水位的供水效益分析
• 4.2.1 多年平均可增加供水量的计算
• 4.2.2 潘家口水库提高汛限水位的供水效益
• 4.2.3 计算成果分析
• 4.3 调整汛限水位的发电效益分析
• 4.3.1 多年平均可增加发电量的计算
• 4.3.2 潘家口水库提高汛限水位的发电效益
• 4.3.3 计算成果分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 基于最大熵原理的水库汛限水位方案模糊优选
• 5.1 多级模糊优选模型的建立
• 5.1.1 Shannon 熵与最大熵原理
• 5.1.2 建模原理与过程
• 5.1.3 指标权重确定的层次分析法
• 5.1.4 基于RAGA 的双目标规划方法
• 5.2 评价指标体系的建立
• 5.2.1 指标体系构建原则
• 5.2.2 风险效益评价指标体系
• 5.3 汛限水位方案的模糊优选
• 5.3.1 指标的取值及其规范化
• 5.3.2 指标权重的确定
• 5.3.3 最优相对隶属度矩阵和级别特征值向量的计算
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的学术论文