流域实时防洪调度关键技术研究与应用

论文摘要

概述了我国洪涝灾害的特点、防洪减灾的历史进程、新时期防洪减灾新理念、非工程防洪措施的内涵与意义;从防洪减灾需求、防洪系统规模、研究方法等方面综述了流域防洪系统实时联合调度研究的现状与进展,并分析了研究过程中存在的问题,明确了流域防洪系统实时联合调度研究的前沿和热点。 筛选了近期出现的有代表性的水库调洪演算方法,并从计算速度、收敛性与稳定性、使用的简易性、计算精度、编程方便性等方面作了系统的比较研究,结果表明试算法具有显著优点,通过改进试算法迭代格式,使计算速度提高了20%以上;对防洪优化调度最大削峰和最小成灾历时目标函数的采用表达式与本原表达式之间的一致关系进行了推导,并统一了两种准则目标函数的表达式;对最大削峰准则,提出了从理想最优解出发,逐步引入约束条件的分段试算法,保证了最优解的可操作性,与动态规划法相比,大幅度提高计算速度。 提出了断面流量相关法、主值迭代法和过程迭代法等河道洪水反流向演进方法,比较表明与马斯京根法配合使用过程迭代法为最理想的方法,河道洪水反流向演进方法用于流域联合补偿调度,可以解决流域联合补偿调度模型“有后效性”问题;针对流域实时防洪调度中,洪水预报预见期、河道洪水传播时间与调度期不匹配,以及实时防洪调度群决策特点,提出了库容分配、逐级交互、均衡安全度等三种具有交互功能的流域联合调度模型。 分析了流域实时防洪调度风险源,并筛选出重要风险分析因子;根据水库与下游河道防洪风险分析的差别,提出了水库与下游河道的风险分析方法;从预报精度分类控制,水库水位分级控制、汛限水位动态控制等方面,提出了流域实时防洪调度风险控制技术。 针对流域实时防洪调度群决策需要,研究了基于最优值模型的多方案评价技术,引进了基于AHP、GEM和模糊区间映射法等权重确定方法;提出了实时防洪调度情景会商模型,进行了会商因子的筛选与会商平台的设计。

论文目录

• 第一章.绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.1.1 非工程防洪措施的兴起
• 1.1.2 流域实时防洪调度意义
• 1.2 流域防洪调度研究综述
• 1.2.1 防洪调度发展阶段
• 1.2.2 流域防洪调度理论方法研究进展
• 1.2.3 流域防洪调度决策支持系统
• 1.3 本文研究思路与框架
• 1.3.1 论文结构框架
• 1.3.2 主要研究内容
• 1.3.3 论文的创新点
• 第二章 水库防洪调度基本理论与方法研究
• 2.1 水库调洪演算方法评价与改进
• 2.1.1 水库调洪演算典型方法评价
• 2.1.2 水库调洪演算方法改进
• 2.2 水库防洪优化调度目标函数分析
• 2.2.1 最大削峰准则
• 2.2.2 最小成灾历时准则
• 2.3 最大削峰准则分段试算法
• 2.3.1 防洪优化调度常见约束条件
• 2.3.2 分段试算法原理
• 2.3.3 分段试算法应用实例
• 2.4 本章小结
• 第三章 流域实时防洪调度交互模型
• 3.1 流域防洪联合调度难点分析
• 3.1.1 洪水预报的预见期制约
• 3.1.2 水力联系与调度期之间的矛盾
• 3.1.3 不确定性影响因素制约
• 3.2 河道洪水反向演算问题研究
• 3.2.1 马斯京根法反向演算稳定性分析
• 3.2.2 断面流量相关法
• 3.2.3 主值修正法
• 3.2.4 过程迭代法
• 3.2.5 简单平移法
• 3.2.6 几种方法的比较
• 3.3 并联水库群实时防洪调度库容分配模型
• 3.3.1 系统结构特征
• 3.3.2 目标函数
• 3.3.3 库容分配模型求解
• 3.3.4 应用实例
• 3.4 水库群实时防洪调度逐级交互模型
• 3.4.1 目标函数与约束条件
• 3.4.2 逐级交互求解
• 3.4.3 应用实例
• 3.5 水库群实时防洪调度均衡安全度模型
• 3.5.1 基本原理
• 3.5.2 模型求解
• 3.6 本章小结
• 第四章 流域实时防洪调度风险分析与控制
• 4.1 实时防洪调度风险源识别
• 4.1.1 防洪减灾风险分析研究现状
• 4.1.2 实时防洪调度风险源分析
• 4.1.3 实时防洪调度风险因子筛选
• 4.1.4 实时防洪调度安全裕度与风险率
• 4.2 实时防洪调度风险分析
• 4.2.1 实时洪水预报误差特性
• 4.2.2 水库调洪风险分析
• 4.2.3 水库下游河道防洪风险分析
• 4.3 实时防洪调度风险动态控制
• 4.3.1 实时洪水预报误差分类控制
• 4.3.2 调度期最高库水位动态控制
• 4.3.3 汛限水位动态控制
• 4.4 本章小结
• 第五章 流域实时防洪调度多目标群决策方法
• 5.1 实时防洪决策多目标特性与评价指标选择
• 5.2 实时防洪调度方案综合评价方法
• 5.2.1 最优值法原理
• 5.2.2 基于AHP的调度方案的评价
• 5.2.3 基于GEM的调度方案的评价
• 5.2.4 基于区间映射的调度方案评价
• 5.2.5 综合评价方法应用实例
• 5.3 实时防洪调度情景会商系统
• 5.3.1 会商因子分析筛选
• 5.3.2 情景会商平台设计
• 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
• 攻读博士学位期间取得的与论文相关的成果
• 致谢