[發明專利]氣候變化影響下水庫調度規則的失效預警分析方法

有效

• 申請號: 202110050545.3
• 申請日: 2021-01-14
• 公開（公告）號: CN112819293B
• 公開（公告）日: 2023-01-06
• 發明（設計）人: 張瑋;戴會超;劉志武;劉攀;楊媛;殷兆凱;盧韋偉;趙汗青;翟然;梁犁麗;楊恒;徐志;翟儼偉;劉琨
• 申請（專利權）人: 中國長江三峽集團有限公司;武漢大學
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/06;G06F17/16
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 黎澤洲

本發明涉及水庫調度技術領域，提供一種氣候變化影響下水庫調度規則的失效預警分析方法，包括以下步驟：根據未來氣候變化條件下氣溫與降水預測信息、水文模型、以及隨機模擬方法，生成多組模擬徑流序列；基于現行水庫調度規則，得到多組相應的年效益樣本；利用水文年類型對水庫調度年效益進行分類，得到分類化的水庫調度年效益；通過參數估計與擬合優度檢驗，篩選出適用于分類化的水庫調度年效益的最佳概率分布函數；基于最佳概率分布函數和可接受風險水平，通過逆累積分布計算，確定出分類化風險預警閾值；借助概率變點分析方法，識別現行水庫調度規則在未來氣候變化條件下的失效預警時間；通過上述步驟，能夠提示水庫調度規則發生變更的時間點。

技術領域

本發明水利工程管理中的水庫調度技術領域，尤其是涉及一種氣候變化影響下水庫調度規則的失效預警分析方法。

背景技術

氣候變化改變了全球和區域范圍內的水文氣象條件，打破了原有的一致性條件，給水資源管理帶來了極大的挑戰。具有良好調蓄作用的水庫，是流域水資源管理中應對氣候變化不利影響的有效工程措施。近幾十年來，人們越來越認識到水庫適應氣候變化的戰略需求。目前，開展水庫適應性調控的主流研究方式可以歸納為：自上而下(Top-down)方法和自下而上(Bottom-up)方法。前者是通過全球氣候模式(Global Climate Model，GCM)和水文模型給出未來氣候變化情景的水文氣象預測信息，然后結合未來水文氣象預測信息進行水庫調度研究，提出水庫適應性調度方案；后者是依托于降水和氣溫的多種可能變幅的組合來構成未來氣候變化情景，考慮水庫系統的風險承受能力和當地決策者的偏好，對現行水庫調度規則的風險抗壓能力進行評價，針對構成風險威脅的情景域，實施穩健的調度方案，然后再進行適應性評價。

但是，在現有的技術中存在如下問題：(1)Top-down方法和Bottom-up方法均解決了氣候變化影響下水庫調度規則“怎樣變”的難題，但卻無法解答氣候變化影響下水庫調度規則“何時變”的難題。(2)目前，Top-down方法主要采用人為主觀的方式假定未來氣候變化的時間段，從而來開展水庫適應性調控研究，但這種缺乏科學合理解釋的方式降低了Top-down方法的應用價值。(3)雖然已有荷蘭學者根據Bottom-up方法的基本理念，通過分析現行水庫調度規則在未來氣候變化影響下的環境物理量變幅(例如：水位、流量)超過可接受閾值的情況，來確定需要采取水庫適應性調控的時間段，但是，這種方式僅適用于以環境為衡量依據的水庫調度規則(例如：防洪、生態)。對于以社會經濟效益為主要衡量的水庫調度規則(例如：發電)，由于其效益水平受到徑流水平、水庫特征、機組特性等多重因素影響，無法直接根據環境約束給出其合理的可接受閾值，這種現有技術難以得到直接應用和拓展。中國專利文獻CN106022960A記載了一種基于數據挖掘的水庫多目標調度規則參數優選方法，采用多目標優化算法得到水庫多目標調度非劣解集，并利用隨機森林模型建立所有水庫調度規則參數與非劣解集的關系，通過評價各參數對非劣解集的預測效果，優選出信息量最大的水庫多目標調度規則參數。但是該方案多依賴未來參數的線性發展趨勢，當出現非線性發展趨勢時，該規則的適用性較差，而且該方案也未能判斷當前規則失效的問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于提供一種氣候變化影響下水庫調度規則的失效預警分析方法，能夠幫助水庫管理者提前預判切換水庫調度規則的時機。也能夠彌補Top-down方法在處理“何時變”問題中缺乏理論支撐的不足之處，還能夠填補bottom-up方法中以社會經濟效益為主要衡量的水庫調度規則處理“何時變”問題上的技術空白。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：一種氣候變化影響下水庫調度規則的失效預警分析方法，包括以下步驟：

S1、獲取未來氣候變化條件下氣溫與降水預測信息，進行降尺度和誤差校正處理，使氣溫與降水預測信息縮限于關注的局部區域，融合水文模型獲得預測未來氣候變化情景下的徑流預測信息；

S2、根據徑流預測信息，利用隨機模擬方法，生成多組模擬徑流序列；然后將其作為現行水庫調度規則的輸入數據，通過模擬調度計算，產生多組相應的年效益樣本；