水庫(kù)防洪錯(cuò)峰調(diào)度風(fēng)險(xiǎn)分析方法及應(yīng)用

馬哲健

摘 要：我國(guó)的地形復(fù)雜、水文類(lèi)型多樣，且由于氣候的變化導(dǎo)致我國(guó)很多地區(qū)的洪水多發(fā)，為了阻止這些自然災(zāi)害，同時(shí)在阻止的基礎(chǔ)上對(duì)這些洪水加以利用，我國(guó)采用了水庫(kù)防洪錯(cuò)峰調(diào)度的方法來(lái)減少水庫(kù)防洪庫(kù)容，同時(shí)還能明顯提高洪水的資源利用率。然而，洪水這樣的自然災(zāi)害本身就存在很多不確定性，在實(shí)際調(diào)度過(guò)程中，由于氣候的變化、洪水預(yù)報(bào)、泄洪傳播時(shí)間以及調(diào)度滯時(shí)等問(wèn)題，導(dǎo)致水庫(kù)防洪錯(cuò)峰調(diào)度是存在風(fēng)險(xiǎn)的，但是基于這種方法對(duì)洪水治理有顯著效果，本文將從水庫(kù)防洪錯(cuò)峰調(diào)度的風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算、決策等方面進(jìn)行闡述，為研究水庫(kù)防洪錯(cuò)峰調(diào)度風(fēng)險(xiǎn)提供幫助。

關(guān)鍵詞：水庫(kù)防洪錯(cuò)峰調(diào)度;風(fēng)險(xiǎn)分析;方法應(yīng)用

我國(guó)利用洪水資源進(jìn)行農(nóng)業(yè)灌溉、魚(yú)類(lèi)養(yǎng)殖以及發(fā)電等各項(xiàng)措施都是依托于我國(guó)洪水預(yù)報(bào)技術(shù)的提升，使得我國(guó)對(duì)洪水管理更加有效，提升了洪水資源的利用效率。而水庫(kù)防洪錯(cuò)峰調(diào)度則是水庫(kù)防洪預(yù)報(bào)調(diào)度的方式之一，它主要是根據(jù)水庫(kù)下游的區(qū)間洪水預(yù)報(bào)信息，在該區(qū)域的洪水來(lái)臨之前，將該庫(kù)區(qū)的水庫(kù)泄量減少，從而讓水庫(kù)泄量與洪水的流量組合在一起也不會(huì)超過(guò)下游的防洪斷面的安全泄量，減少因?yàn)楹樗畞?lái)臨而引發(fā)的自然災(zāi)害，同時(shí)也能合理利用洪水，減輕用水困難的問(wèn)題。

根據(jù)我國(guó)的水庫(kù)防洪預(yù)報(bào)調(diào)度的風(fēng)險(xiǎn)分析報(bào)告來(lái)看，洪水預(yù)報(bào)的精準(zhǔn)度對(duì)水庫(kù)防洪錯(cuò)峰調(diào)度風(fēng)險(xiǎn)率有很大的影響，因此，通過(guò)對(duì)洪水預(yù)報(bào)的不確定因子進(jìn)行分析，不斷提高其精準(zhǔn)度，可以有效降低預(yù)防水庫(kù)防洪錯(cuò)峰調(diào)度的風(fēng)險(xiǎn)。

一、水庫(kù)防洪錯(cuò)峰調(diào)度的風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算

（一）風(fēng)險(xiǎn)的識(shí)別與定義

水庫(kù)防洪錯(cuò)峰調(diào)度的風(fēng)險(xiǎn)主要包括以下幾種：庫(kù)區(qū)淹沒(méi)風(fēng)險(xiǎn)、水庫(kù)大壩風(fēng)險(xiǎn)以及水庫(kù)下游防洪風(fēng)險(xiǎn)。這個(gè)風(fēng)險(xiǎn)顧名思義就是由于洪水預(yù)報(bào)不夠準(zhǔn)確導(dǎo)致洪水泄量與庫(kù)區(qū)泄量超過(guò)斷面的安全泄量，最終引發(fā)洪災(zāi)危機(jī)以上幾個(gè)區(qū)域的洪水風(fēng)險(xiǎn)。在這其中，庫(kù)區(qū)淹沒(méi)風(fēng)險(xiǎn)和水庫(kù)大壩風(fēng)險(xiǎn)則主要和水庫(kù)調(diào)洪高水位有關(guān)，下游防洪風(fēng)險(xiǎn)則與水庫(kù)泄量相關(guān)聯(lián)。在在多次實(shí)驗(yàn)中證明，如果錯(cuò)峰不成功，區(qū)間洪水泄量與庫(kù)區(qū)的泄量超過(guò)防洪控制斷面的安全泄量，就會(huì)引發(fā)水庫(kù)下游的防洪風(fēng)險(xiǎn)。

（二）不確定性因子的識(shí)別與量化

根據(jù)水庫(kù)防洪錯(cuò)峰調(diào)度風(fēng)險(xiǎn)的幾項(xiàng)因素而言，其不確定因子主要是區(qū)間洪水預(yù)報(bào)、洪水傳播時(shí)間以及調(diào)度滯時(shí)。其中，區(qū)間洪水預(yù)報(bào)的不確定性主要是由洪峰力量和峰現(xiàn)時(shí)間決定的;洪水傳播時(shí)間則要考慮下游河道斷面的水力參數(shù)、糙率等各種因素，這些因素隨機(jī)性和不確定性程度都很大;調(diào)度滯時(shí)的不確定性則是跟人為因素有較大關(guān)聯(lián)，如調(diào)度決策的正確性與下達(dá)時(shí)間、指令的傳遞速度以及泄洪閘門(mén)的關(guān)閉開(kāi)啟時(shí)間。這些自然和人為因素都有強(qiáng)的隨機(jī)性和不確定性，在識(shí)別和量化時(shí)有很大的困難，因此在計(jì)算水庫(kù)防洪錯(cuò)峰調(diào)度風(fēng)險(xiǎn)率時(shí)要著重考慮。

（三）風(fēng)險(xiǎn)率的計(jì)算

水庫(kù)防洪錯(cuò)峰調(diào)度計(jì)算有其基本原理以及不確定性因子，因此根據(jù)兩者進(jìn)行推測(cè)，水庫(kù)防洪錯(cuò)峰調(diào)度風(fēng)險(xiǎn)大部分是由于不確定因子造成的，因此在理論上要解決此類(lèi)風(fēng)險(xiǎn)要通過(guò)盡可能減少不確定性因子。但是不確定因子沒(méi)有辦法用簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)公式來(lái)表達(dá)，因此只能采用變換法生成隨機(jī)數(shù)，并且使用分布函數(shù)抽樣的方法來(lái)生成數(shù)據(jù)，再用隨機(jī)數(shù)模擬實(shí)際發(fā)生的區(qū)間洪峰流量及出現(xiàn)的時(shí)間，然后將區(qū)間洪峰流量和已知的水庫(kù)下泄流量疊加判斷是否超過(guò)安全流量以此計(jì)算水庫(kù)防洪錯(cuò)峰調(diào)度的風(fēng)險(xiǎn)率。

二、水庫(kù)防洪錯(cuò)峰調(diào)度方案的決策

在一開(kāi)始的水庫(kù)防洪錯(cuò)峰調(diào)度規(guī)則擬定的方案中，并沒(méi)有考慮不確定性因子對(duì)水庫(kù)防洪錯(cuò)峰調(diào)度產(chǎn)生的影響，因此水庫(kù)防洪錯(cuò)峰調(diào)度的風(fēng)險(xiǎn)率明顯要提高很多，在實(shí)際應(yīng)用中，這些不確定性因子對(duì)水庫(kù)泄洪產(chǎn)生很大的風(fēng)險(xiǎn)，雖然采用其他措施，如延長(zhǎng)錯(cuò)峰時(shí)間、減小錯(cuò)峰流量能夠緩解因?yàn)椴淮_定性因子排除的風(fēng)險(xiǎn)率，但是明顯治標(biāo)不治本。

因此，根本方式還是要降低錯(cuò)峰調(diào)度的風(fēng)險(xiǎn)，將其控制在能夠預(yù)防的水平，參照水庫(kù)防洪預(yù)報(bào)調(diào)度對(duì)洪水預(yù)報(bào)方案的要求，建議水庫(kù)防洪錯(cuò)峰調(diào)度的風(fēng)險(xiǎn)率不得超過(guò)15%。

三、調(diào)度風(fēng)險(xiǎn)分析在富水水庫(kù)調(diào)度中的應(yīng)用

富水水庫(kù)水庫(kù)主要特性指標(biāo)如下：（1）富水流域面積5130平方公里，本庫(kù)攔截長(zhǎng)江支流富水河，承雨面積2450平方公里，屬水文第Ⅱ區(qū)。（2）多年平均降雨1594毫米，降雨季節(jié)主要分布在4-8月，占年降雨量75%，主汛期5-7月占年雨量的三分之一，降雨時(shí)空分布不均，雨強(qiáng)變化大。（3）富水下游耕地22.6萬(wàn)畝，人口16.06萬(wàn)人，陽(yáng)新城關(guān)站現(xiàn)有過(guò)洪能力2800秒立米。當(dāng)長(zhǎng)江水位高於22.3米時(shí)，內(nèi)河漬水則不能自排，全靠泵站抽排。由富水水庫(kù)的特性可知富水水庫(kù)來(lái)洪量大，庫(kù)容較小，下游行洪能力較差，特別是遇到連續(xù)強(qiáng)降雨時(shí)，調(diào)度矛盾突出。

富水水庫(kù)在洪水預(yù)報(bào)中的不確定因子主要有：（1）未來(lái)降雨量。（2）洪峰流量及出現(xiàn)時(shí)間。（3）洪水總量。其中洪峰流量和洪峰出現(xiàn)時(shí)間計(jì)算誤差不會(huì)太大，洪水總量過(guò)程和時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，所以影響最大的不確定因子為未來(lái)降雨量。在實(shí)際洪水預(yù)報(bào)計(jì)算時(shí)我們對(duì)洪峰流量和洪峰出現(xiàn)時(shí)間劃分區(qū)間的方式來(lái)進(jìn)行計(jì)算，比如壩前洪峰出現(xiàn)時(shí)間一般在最大降雨出現(xiàn)后4-5小時(shí)發(fā)生。未來(lái)降雨量按照衛(wèi)星云圖和天氣預(yù)報(bào)情況，適度放大未來(lái)降雨量估值進(jìn)行計(jì)算，放大未來(lái)降雨量估值是為了降低風(fēng)險(xiǎn)率。然后根據(jù)計(jì)算得出的洪水預(yù)報(bào)情況適時(shí)進(jìn)行調(diào)度，必要時(shí)要采取預(yù)泄洪措施。在實(shí)時(shí)調(diào)度過(guò)程中還要根據(jù)下游降雨情況適時(shí)進(jìn)行錯(cuò)峰。并盡可能與區(qū)間支流錯(cuò)峰，力求減輕下游洪水災(zāi)害。

四、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)水庫(kù)防洪錯(cuò)峰調(diào)度風(fēng)險(xiǎn)的計(jì)算并應(yīng)用在實(shí)際過(guò)程中，能夠很大程度減少水庫(kù)防洪庫(kù)容，降低洪水災(zāi)害，同時(shí)還能提高洪水資源利用效率，進(jìn)而造福下游地區(qū)的人民，提高其生活水平。

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