[发明专利]一种耦合气象-水文不确定性的水库汛限水位动态控制风险分析方法

说明书

本发明公开了一种耦合气象‑水文不确定性的水库汛限水位动态控制风险分析方法，包括以下步骤：基于两阶段预报预泄法，计算确定性汛限水位动态控制域；收集、整理数据资料，获取风险源样本系列数据进行分布拟合；推导出总超蓄水量的分布密度函数，计算分布参数；定义和计算超蓄风险，进行风险评估与决策。本发明提出了耦合气象‑水文不确定性的水库汛限水位动态控制风险分析模型，将数值天气预报信息应用于汛期洪水资源利用中，提高了洪水资源利用潜力；建立了预报预泄法风险分析模型，在实时调度中为决策者提供风险决策信息指导，制定合理可行的洪水资源利用策略。

技术领域

本发明涉及水利工程领域中的水库洪水资源化调度决策技术，具体涉及一种耦合气象-水文不确定性的水库汛限水位动态控制风险分析方法。

背景技术

为保障防洪安全，水库汛期蓄水不得超过设计汛限水位，称为“汛限水位静态控制”模式。汛限水位静态控制时刻以全部防洪库容迎接设计洪水、校核洪水等小概率事件，虽然在一定程度上保障了防洪安全，但经常导致洪水过后水库无水可蓄，影响兴利效益的发挥。研究在防洪安全、经济可行、生态友好的前提下通过水库蓄滞洪水并将其转化为可供利用的水资源，是协调水库汛期防洪与兴利矛盾的重要举措。

汛期分期是洪水资源利用的关键方法之一。根据汛期年际和年内的变化规律，将原来的主汛期一分为二或一分为三，各期采用不同的汛限水位。相较于汛限水位静态控制，分期汛限水位可以在不降低水库防洪标准的前提下进行水库洪水资源化调度，有利于提高水库的经济效益，但此方法仍未能结合实时预报信息，不能解决实时调度中防洪与兴利关系的协调转化。

随着科学技术的飞速发展，计算机、雷达和卫星等先进技术和数值预报业务的普及和推广应用，气象水文预报水平得到提升，根据实时预报信息将汛限水位浮动在一个阈值范围内的“汛限水位动态控制”应运而生。在洪水退水阶段，根据气象水文预报信息计算水库的预泄能力以确定超蓄水量上限，从而拦蓄洪水尾水使水库超设计汛限水位运行，这种方法称为“预报预泄法”，是水库汛限水位动态控制的代表性方法。

然而，气象水文预报具有不确定性，导致基于预报信息的水库洪水资源利用存在一定的风险。汛限水位动态控制实质上是一个风险决策问题，如何量化预报信息的不确定性及超蓄洪水资源给防洪带来的风险，建立汛限水位动态控制风险评估机制，对于制定合理可行的洪水资源利用策略具有重要意义。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种耦合气象-水文不确定性的水库汛限水位动态控制风险分析方法。

技术方案：一种耦合气象-水文不确定性的水库汛限水位动态控制风险分析方法，包括以下步骤：

S1、基于两阶段预报预泄法，计算确定性汛限水位动态控制域；

S2、收集、整理数据资料，获取风险源样本系列数据进行分布拟合；

S3、推导出总超蓄水量的分布密度函数，计算分布参数；

S4、定义和计算超蓄风险，进行风险评估与决策。

进一步的，步骤S1具体为：

在两阶段预报预泄法中，超蓄水量通过兴利用水和防洪预泄消减，设预报的无雨天数为d，洪水预报的有效预见期为τ，在无雨期预报和洪水预报都十分精确的前提下，上限超蓄水量的计算公式表示为：

其中，W为上限超蓄水量；q_m为水库兴利用水流量；Q_in(t)为退水段入库流量；α为安全泄量折扣系数，α1；q_s为水库下游安全泄量；Q_fl(t)为后续发生的洪水初期入库流量；△t₁为无雨预报时段长；△t₂为洪水预报时段长；