[發明專利]考慮誤差相關性的水庫實時防洪調度風險解析計算方法

有效

• 申請號: 201710939148.5
• 申請日: 2017-09-30
• 公開（公告）號: CN107818072B
• 公開（公告）日: 2019-03-12
• 發明（設計）人: 陳娟;鐘平安;張宇;付吉斯;劉為峰;嚴夢佳
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G06F17/13
• 分類號: G06F17/13;G06Q10/06
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.考慮誤差相關性的水庫實時防洪調度風險解析計算方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)建立不確定性因素的數學表達式，所述不確定因素包括水庫入庫流量隨機過程、入庫流量預報誤差相關系數、水庫出庫流量隨機過程、水庫蓄水量隨機過程和水庫水位隨機過程五個隨機過程；并將水庫入庫流量隨機過程表示為其均值疊加上時變的入庫流量預報誤差隨機過程；將入庫流量預報誤差相關系數表示為相鄰時刻水庫入庫流量預報誤差的協方差與均方差的比值；將水庫水位隨機過程表示為其均值疊加上時變的水位誤差隨機過程；將各時刻水庫出庫流量隨機過程和蓄水量隨機過程分別表示為水庫水位隨機過程的分段線性擬合函數；

(2)綜合水文不確定性、水力不確定性、以及參數不確定性，建立考慮水庫入庫流量、入庫流量預報誤差相關系數、水庫出庫流量、水庫蓄水量和水庫水位不確定性的水庫調洪演算隨機微分方程，采用差分計算解析得到各時刻水庫水位誤差的計算公式，并且通過水庫水位誤差的計算公式求解得到各時刻水位誤差的均值和方差的計算公式；

(3)以水庫水位隨機過程超過控制水位的概率表征各時刻水庫實時防洪調度風險，以各時刻水庫實時防洪調度風險的最大值表征整個洪水過程的總風險；根據水庫水位均值和水位誤差的均值和方差，通過正態分布的積分計算，解析得到各時刻水庫實時防洪調度風險；比較各時刻水庫實時防洪調度風險，將其最大值作為整個洪水過程的總風險；

(4)獲取水庫的實時運行數據，實時預報入庫流量過程及入庫流量預報誤差分布參數和入庫流量預報誤差的相關系數；根據防洪調度規則計算水庫水位隨機過程的均值過程、水庫出庫流量隨機過程的均值過程以及水庫蓄水量隨機過程的均值過程；根據水位誤差的均值和方差計算公式，采用遞推算法、逐時段遞推計算各時刻水位誤差的均值和方差，通過正態分布的積分解析得到各時刻水庫實時防洪調度風險；比較各時刻水庫實時防洪調度風險，將其最大值作為整個洪水過程的總風險。

2.根據權利要求1所述的考慮誤差相關性的水庫實時防洪調度風險解析計算方法，其特征在于，所述步驟(2)包括如下步驟：

(2.1)定義E[η(t)]為t時刻水庫水位誤差的均值，將水庫隨機水位過程表達為水庫水位均值過程加上水位誤差過程，其中水庫水位誤差的均值計算公式如下：

E[η(t)]＝h₁(t)E[η(t-1)]+h₂(t){E[ξ(t-1)]+E[ξ(t)]}+h₃(t)(1)

其中，

式中，E[ξ(t)]為t時刻入庫流量預報誤差的均值，a(t)、b(t)為t時刻水庫出庫流量隨機過程的線性擬合參數，c(t)、d(t)為t時刻水庫蓄水量隨機過程的線性擬合參數，Δt為時段長，為t時刻水庫水位隨機過程的均值，為t時刻水庫入庫流量隨機過程的均值；

(2.2)定義D[η(t)]為t時刻水庫水位誤差的方差，計算公式如下：

其中，D[ξ(t)]為t時刻水庫入庫流量預報誤差的方差，D[ξ(t-1)]為t-1時刻水庫入庫流量預報誤差的方差，ρ_{ξ(t),ξ(t-1)}為t時刻和t-1時刻水庫入庫流量預報誤差的相關系數。

3.根據權利要求1所述的考慮誤差相關性的水庫實時防洪調度風險解析計算方法，其特征在于，所述步驟3包括如下步驟：

(3.1)定義水庫實時防洪調度風險Risk(t)為水庫水位隨機過程超過水庫水位安全閾值的概率，計算公式為：

其中，Risk(t)表示t時刻的水庫實時防洪調度風險；Z(t)表示t時刻的水庫水位隨機過程；η(t)為t時刻水庫水位誤差，為t時刻水庫水位隨機過程的均值；E[η(t)]為t時刻水庫水位誤差的均值；D[η(t)]為t時刻水庫水位誤差的方差；Z_C(t)表示t時刻的水庫水位安全閾值，可以取水庫的設計洪水位、校核洪水位或者水庫壩頂高程；

(3.2)定義TRisk為整個洪水過程總風險，計算公式為：

其中，T為整個洪水過程的總時段數。

4.根據權利要求1所述的考慮誤差相關性的水庫實時防洪調度風險解析計算方法，其特征在于：所述步驟4包括如下步驟：

(4.1)獲取水庫的實時運行數據和實時預報入庫流量過程及其誤差分布信息；

(4.2)根據水庫的防洪調度規則進行水庫調洪演算，計算水庫水位均值過程和水位誤差分布過程；

(4.3)設置水庫水位安全閾值，應用水庫實時防洪調度風險模型計算各時刻水庫實時防洪調度風險和整個洪水過程總風險。