水庫防洪調(diào)度研究現(xiàn)狀及趨勢

關(guān)鍵詞：水庫防洪調(diào)度現(xiàn)狀研究發(fā)展趨勢 

abstract: flood dispatching decision not only to master the reasons, background and its occurrence and development of natural law, need to grasp the flood and human social relations. reservoir flood dispatching, directly related to the retaining dam safety and the downstream flood control safety. this paper analyzes the research status of reservoir flood dispatching, discusses the development trend of reservoir flood dispatching. 

key words: current research and development trend of reservoir flood dispatching 

中圖分類號：tv62文獻標識碼：a 文章編號： 

水庫的防洪調(diào)度, 直接關(guān)系到保壩安全及下游的防洪安全。因此，無論從防洪要求、水庫工程安全還是為了取得更大的效益, 都必須搞好水庫防洪調(diào)度。自開展水庫調(diào)度以來, 防洪調(diào)度有了長足進步。隨著計算技術(shù)和水庫調(diào)度理論的發(fā)展, 已逐步形成水庫防洪調(diào)度的一整套理論和方法體系。 

一、水庫防洪調(diào)度研究現(xiàn)狀分析 

1、水庫防洪調(diào)度特點 

水庫防洪調(diào)度不僅要統(tǒng)籌考慮水庫上下游的防洪矛盾，還要統(tǒng)籌考慮防洪與興利的矛盾，通常是一個多目標、多屬性、多階段的復(fù)雜決策過程，具有復(fù)雜性、不確定性、實時性、動態(tài)性等特點。調(diào)度決策不僅要掌握洪水產(chǎn)生的原因、背景及其發(fā)生發(fā)展的自然規(guī)律，即洪水的自然屬性；同時更需要把握洪水與人類社會的相互關(guān)系，包括洪水對社會、經(jīng)濟、環(huán)境、生態(tài)的影響以及以減輕洪水對人類造成損失為目的的活動，即洪水的社會屬性。 

2、水庫防洪調(diào)度理論研究現(xiàn)狀 

常規(guī)調(diào)度方法是一種半經(jīng)驗和半理論的方法，借助水庫的防洪能力圖、防洪調(diào)度圖等經(jīng)驗性圖表進行調(diào)度�！端畮炜刂七\用》和《綜合利用水庫調(diào)度》中，較系統(tǒng)地介紹了常規(guī)調(diào)度方法。我國從20世紀,60年代開始研究水庫優(yōu)化調(diào)度問題，80年代后迅速發(fā)展，取得了大量研究成果。董子敖在《水庫群調(diào)度與規(guī)劃的優(yōu)化理論和應(yīng)用》中詳細介紹了動態(tài)規(guī)劃優(yōu)化技術(shù)的原理、內(nèi)容及在水電站水庫（群）調(diào)度中的應(yīng)用，以及多目標決策的理論方法。馮尚友的專著《水資源系統(tǒng)工程》為水庫多目標優(yōu)化技術(shù)奠定了理論基礎(chǔ)，并系統(tǒng)論述了大系統(tǒng)分解協(xié)調(diào)的基本原理與方法。 

傳統(tǒng)的優(yōu)化技術(shù)是水庫防洪調(diào)度中采用的主要技術(shù)。在過去的幾十年中，國外許多學(xué)者將線性規(guī)劃、非線性規(guī)劃、動態(tài)規(guī)劃等應(yīng)用于水庫防洪調(diào)度中。這些優(yōu)化技術(shù)為水庫防洪調(diào)度提供了一種解決辦法，但是難以適應(yīng)實時防洪形勢的變化，并且難以模擬調(diào)度人員的經(jīng)驗知識。 

為了有效處理水庫防洪調(diào)度中的模糊性和模擬調(diào)度人員的經(jīng)驗知識，許多學(xué)者開始將模糊集理論引入水庫防洪調(diào)度理論研究。張勇傳等把模糊等價聚類、模糊映射和模糊決策的基本概念引入水庫優(yōu)化調(diào)度中，探討了徑流預(yù)報和運行決策問題�；�于模糊優(yōu)化原理和短期降雨模糊預(yù)報，王本德提出了一種尋求滿意決策的多目標洪水模糊優(yōu)化調(diào)度模型及解法，并將該模型用于大伙房水庫多目標防洪優(yōu)化調(diào)度研究，取得了良好結(jié)果。根據(jù)防洪調(diào)度的特點，陳守煜提出了防洪調(diào)度系統(tǒng)多目標決策理論、模型與方法，和防洪調(diào)度系統(tǒng)半結(jié)構(gòu)性決策理論與方法，建立了防洪調(diào)度系統(tǒng)決策的理論新框架。實踐證明，模糊集理論和多目標優(yōu)化理論相結(jié)合，能夠很好地模擬調(diào)度人員的經(jīng)驗知識，是水庫防洪調(diào)度理論研究的發(fā)展趨勢。 

二、水庫防洪調(diào)度發(fā)展趨勢 

1、水庫防洪調(diào)度存在的主要矛盾 

（1）設(shè)計與實際運用不相適應(yīng)的矛盾 

運行階段由于水文資料的積累， 特別是發(fā)生了幾次特大洪水以后，人們對本流域水文規(guī)律認識加深。將運行后的資料加入原設(shè)計所依據(jù)的水文系列， 導(dǎo)致洪水統(tǒng)計參數(shù)有了明顯變化，因而設(shè)計洪水也有變化。如按原設(shè)計確定的汛限水位進行洪水調(diào)節(jié)計算，最高庫水位超過了原設(shè)計最高洪水位，則說明原設(shè)計標準偏低。 

（2）水庫本身安全與下游防洪安全的矛盾 

這是水庫汛期控制運用的主要任務(wù)。當水庫上、下流域普降大暴雨， 水庫本身防洪安全與下游防洪安全的矛盾非常突出，具體表現(xiàn)為從下游防洪出發(fā)，要求水庫多蓄水、少泄水，而從水庫安全出發(fā)則要求水庫早泄水、多泄水。解決這一問題的關(guān)鍵在于：分析矛盾，掌握規(guī)律，研究預(yù)報，確定出水庫何時開閘，泄流量多大，何時關(guān)閘等一套合理的蓄泄原則。在汛期按照預(yù)定的泄流方式調(diào)度水庫時應(yīng)達到如下要求： 如果某次洪水與下游防洪標準相當， 則應(yīng)保證下游河道的泄流量在允許安全泄量以下或相等; 如果某次洪水與原設(shè)計或校核洪水相當， 則水庫調(diào)洪最高水位以不超過設(shè)計或校核洪水位為原則;如果某次洪水為可能最大洪水， 亦應(yīng)采取有效措施確保大壩安全。 

（3）防洪與興利的矛盾 

我國北方年降水大部分集中在汛期， 而汛期內(nèi)降水又集中于幾場暴雨。為了水庫防洪安全， 整個汛期庫水位降的較低，不敢蓄水，導(dǎo)致許多水庫，尤其是北方以灌溉、供水、發(fā)電為主的大型多年調(diào)節(jié)水庫，汛后無水可蓄。解決防洪與興利矛盾的關(guān)鍵是對未來水文規(guī)律的了解和預(yù)測， 如果對未來的來水情況能夠準確預(yù)測，水庫的調(diào)度運用就變得簡單，防洪與興利的矛盾就會迎刃而解。但是目前中長期水文預(yù)報還不可靠，未達到可利用的程度，防洪與興利的矛盾將長期存在，伴隨著整個防洪調(diào)度過程。 

2、新時期水資源利用戰(zhàn)略對水庫運用的要求分析 

新時期水資源總體戰(zhàn)略一是飲水安全; 二是防洪安全;三是糧食生產(chǎn)用水;四是經(jīng)濟發(fā)展用水;五是生態(tài)環(huán)境用水。當前乃至今后一段時期內(nèi)水資源緊缺是制約我國經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的主要因素，也是上述戰(zhàn)略目標能否實現(xiàn)的關(guān)鍵所在。既要確保水庫防洪安全，又要最大限度地攔蓄洪水，增加水庫有效蓄水量，提高當?shù)厮�資源和水環(huán)境承載能力，這就是新時期水資源戰(zhàn)略對水庫運行的要求。可以說，水庫是實現(xiàn)新時期水資源戰(zhàn)略目標的重要工程設(shè)施之一。因此，研究解決水庫規(guī)劃設(shè)計和運行中的突出矛盾，充分利用我國有限的洪水資源，是實施新時期水資源可持續(xù)利用戰(zhàn)略的重要內(nèi)容， 新的水庫防洪調(diào)度方法是其中的重要組成部分。 

3、水庫防洪預(yù)報調(diào)度 

隨著水庫流域水情自動測報系統(tǒng)的建設(shè)與穩(wěn)定運行、氣象信息收集與分析手段的改進、流域洪水預(yù)報與降雨預(yù)報精度的提高，為了充分利用洪水資源，使設(shè)計與實時調(diào)度思想更接近，20 世紀80 年代末至90 年代初，我國北方一些水庫研究設(shè)計與實施了防洪預(yù)報調(diào)度。例如遼寧省大伙房水庫防洪預(yù)報調(diào)度，應(yīng)用“累積凈雨量及峰前流量”作為判斷指標，將汛限水位提高了1. 4m，并經(jīng)過1995 年特大(相當于原設(shè)計千年一遇標準)洪水的考驗;柴河水庫應(yīng)用“累積凈雨量及實際入庫流量”作為判斷指標，使汛限水位提高了1. 2m，增加了洪水資源的利用量。實踐證明，這是一種有效增加洪水資源利用率的水庫防洪調(diào)度方法。 

在實時調(diào)度中，氣象降雨預(yù)報信息早于實際降雨信息，實際降雨信息早于預(yù)報凈雨信息， 預(yù)報凈雨信息早于入庫洪峰信息，更早于調(diào)洪水位信息。基于這一特點，水庫防洪預(yù)報調(diào)度選擇前期信息作為水庫遭遇洪水量級及相應(yīng)泄量的判斷指標，將達到提前均勻泄流，需要較小防洪庫容的效果。 

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