[發明專利]一種安全利用洪水資源的量化分析方法

有效

• 申請號: 201410177282.2
• 申請日: 2014-04-29
• 公開（公告）號: CN103966972A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 陳守倫;李曉英;芮鈞;胡明;葛朝霞;萬定生;葉翔;李林峰;顧文鈺;錢名開;徐時進
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: E02B1/00
• 分類號: E02B1/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 吳樹山

技術領域

本發明屬于水利水電工程技術領域，特別是涉及一種安全利用洪水資源的量化分析方法。

背景技術

目前各國水庫防洪基本分為兩大類：一類是下游有防洪要求；另一類下游無防洪要求。前者既設置汛限水位，又設置防洪庫容，在入庫洪水不超過下游防洪標準時，部分或全部利用防洪庫容削減洪峰以保證下游安全，后者無下游防洪任務，一般不專設防洪庫容，通常其正常蓄水位和汛限水位重合。

根據現有公知的防洪法規和本領域技術規范，水庫在汛期進行洪水調度時，起調水位必須是汛限水位，在洪水調度過程中，無論采用任何調度手段，如預泄(q>Q)、跟蹤下泄(q＝Q)、滯泄(q<Q)、敞泄(泄洪設施達最大開度)，在洪水結束時，庫水位均需回歸至汛限水位。

實踐表明，這種因洪水結束且庫水位回歸至汛限水位的理念及規則，完全基于一種假設，即后續洪水隨時會發生(含校核量級的洪水)，出于為下游和水庫自身安全考慮的目的，必須留有足夠的防洪或滯洪庫容，以應對這種發生時間和量級不確定的洪水。

按照這種理念及規則的調度結果，下游及水庫自身安全得到了保證，但一次又一次常見洪水資源沒有得到任何程度的利用，其根本原因是：將確保遭遇稀遇洪水調度安全和常見中、小洪水資源利用對立起來，以致造成防洪優先變成防洪唯一的剛性約束了。

為了突破上述傳統理念及規則的局限性，分期汛限水位的概念已經逐步為水利工程設計、管理和運行人員接受。但必須有個安全的前提，洪水資料充分，且經過合理而又嚴謹的論證。這種分期的汛限水位適合調節性能高的大型水庫，且不同時期洪水物理成因明確。分期確定汛限水位最主要的目的還是逐步將庫水位抬升至正常興利水位。

這種預期必須建立在后期較高的汛限水位對應的時段發生特大洪水(例如設計洪水、校核洪水)的概率，比前期最低的汛限水位對應的時段發生的概率要低。但即便是分期汛限水位也是要遵循每次洪水調度結束，水位必須回歸至該時段規定的汛限水位，在該時段內洪水資源同樣沒有得到有效的利用，在退水調度過程中仍然將滯蓄在庫中的洪水隨入庫洪水一齊棄泄。另外，分期汛限水位由低水位向高水位抬高的過程，也還缺乏嚴格的論證和明確的實施路徑，不具有可操作性。如何克服現有技術的不足已成為當今水利水電工程技術領域中亟待解決的重大難題之一。

發明內容

本發明的目的是為克服現有技術的不足而提供一種安全利用洪水資源的量化分析方法，本發明通過實施敞泄回蓄或滯泄跟蹤兩種典型的退水調度方式，將前期滯蓄庫中的水量、退水速率、后續洪水發生量級、時序及概率等因素進行耦合關聯分析，得到存在風險的量化評估結果，從而達到安全利用洪水資源的效果。

根據本發明提出的一種安全利用洪水資源的量化分析方法，其特征在于它包括以下具體步驟：

(1)根據退水段洪水預報進行分期分量級洪水間隔時間的統計分析；

(2)根據退水速率確定退水段洪水資源安全利用的調度方式；

(3)對確定調度方式的退水段洪水資源安全利用過程進行評價。

本發明進一步的優選方案是：

本發明步驟(1)所述的根據退水段洪水預報進行分期分量級洪水間隔時間的統計分析，包括以下具體步驟：

a.進行洪水量級統計；

b.采用降雨成因和時段結合的方法，對相鄰洪水間隔時間進行統計分析；

c.建立洪峰流量為參數的洪水間隔時間及其發生概率的關系。

本發明步驟(2)所述的調度方式，是指敞泄回蓄調度方式或滯泄跟蹤調度方式，根據判別條件：退水緩時采用敞泄回蓄調度方式；退水急時采用滯泄跟蹤調度方式；

所述的敞泄回蓄調度方式，是指庫水位蓄至調洪高水位后，為水庫安全，執行敞泄，且在最快下泄時間內恢復至汛限水位，然后擇機攔尾回蓄，以利用洪水資源的方式；

所述的滯泄跟蹤調度方式是指退水段一直保持峰前調度中滯蓄的洪水，庫水位一直維持調洪高水位，直到洪水退盡，開始利用這部分滯蓄洪水的方式。

本發明步驟(3)所述的調度方式，是指敞泄回蓄調度方式或滯泄跟蹤調度方式。

本發明所述的敞泄回蓄調度方式包括客觀分析法和主觀分析法，其中：客觀分析法是指通過選定不同的退水段回蓄時刻，計算對應的回蓄水量，分析安全利用洪水資源的保證率；主觀分析法是指通過主觀選取安全利用洪水資源的保證率，確定退水段可回蓄水量及回蓄起始時刻。