CN107451674A - 一种基于上库弃水期望的梯级弃水概率求解方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于上库弃水期望的梯级弃水概率求解方法，其特征在于：步骤如下：步骤1）：通过收集梯级各站区间洪水峰量资料，进行排频计算，绘制上库分期的特征洪量频率曲线；步骤2）：根据上库分期的特征洪量频率曲线，结合上库当前状态及运行方式，采用面积法求解上库在当前状态及运行方式下的弃水期望以及上库下泄水量步骤3）：根据本库当前库水位、运行方式及上库下泄水量，求解本库的可用库容；步骤4）：根据本库区间洪量频率曲线，查出本库的可用库容所对应的洪水频率，本库的可用库容所对应的洪水频率即为弃水概率。

Description

一种基于上库弃水期望的梯级弃水概率求解方法
技术领域
本发明涉及一种基于上库弃水期望的梯级弃水概率求解方法。
背景技术
水资源缺乏问题是制约国民经济发展的瓶颈，随着水库的修建以及调度水平的提高，洪水资源已经从过去的“猛兽”转变为可合理利用的水资源。如何处理洪水资源利用的风险与防汛安全之间的平衡，在确保安全度汛的前提下充分利用洪水资源已是当前调度工作者面临的严峻挑战。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种可根据上游水库当前状态、区间来水情况、本库当前状态以及未来运行方式求解出本库可能发生弃水的概率，用以指导水库调度工作的基于上库弃水期望的梯级弃水概率求解方法。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种基于上库弃水期望的梯级弃水概率求解方法，其特征在于：步骤如下：
步骤1)：通过收集梯级各站区间洪水峰量资料，进行排频计算，依据绘制上库分期的特征洪量频率曲线，其中P为洪量频率，m为排序号，n为总年数；
步骤2)：根据上库分期的特征洪量频率曲线，结合上库当前状态及运行方式，采用面积法求解上库在当前状态及运行方式下的弃水期望E弃以及上库下泄水量W下泄；其中，Pi为第i个洪量频率，Pi+1为第i+1个洪量频率，W弃i为Pi对应的弃水量，W弃i+1为Pi+1对应的弃水量；W下泄＝E弃+W发电，W发电为发电用水量；若求解龙头水库的弃水概率，可直接跳过本步骤2)至步骤3)；
步骤3)：根据本库当前库水位、运行方式及W下泄，求解本库的可用库容V可用，V可用＝V最大可用-V当前+W发电-W下泄，V最大可用为水库的最大可用库容，V当前为当前水位对应的库容；本步骤3)中，若求解龙头水库弃水概率则W下泄为0。
步骤4)：根据本库区间洪量频率曲线，查出V可用所对应的洪水频率，V可用所对应的洪水频率即为弃水概率P弃。
步骤1)中，采用梯级各站的区间洪水峰量资料，避免了洪水资料受上库调节作用的影响。步骤2)中，采用面积法求解弃水期望值，利用有限的频率值和对应的弃水量值求解出水库在当前水位和运行方式下的弃水量，解决了弃水期望难以求解的问题。本发明提供了一种直观、可表征防洪风险的指标，本发明在考虑梯级水库间水力联系的基础上，提出基于上游水库弃水期望的梯级弃水概率，即用于指导水库调度工作，对提升洪水资源利用水平，提高水库运行经济效益具有重要意义。
本发明所述梯级各站区间洪水峰量资料为流域主汛期内的洪水资料。使得计算资料更加精确。
本发明所述特征洪量频率曲线的特征洪量为3d洪量或5d洪量。
本发明所述特征洪量频率曲线为皮尔逊Ⅲ型曲线。
本发明V最大可用为汛限水位与死水位之间的库容，或者，V最大可用为正常蓄水位与死水位之间的库容。
本发明步骤2)中，采用面积法求解弃水期望E弃，利用有限的洪量频率和洪量频率对应的弃水量求解上库在当前水位和运行方式下的弃水量，用于解决弃水期望难以求解的问题。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：考虑了梯级水库间水力联系，水库当前运行状态及本库未来运行方式等信息，解决了水库弃水期望难以量化计算的难题，实现了水库调度中实时面临的弃水概率准确、便捷量化计算，结果更加符合实际，为水库调度工作提供重要指导作用。
附图说明
图1是本发明实施例基于上库弃水期望的梯级弃水概率求解方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例。
参见图1。
本实施例为一种基于上库弃水期望的梯级弃水概率求解方法，步骤如下：
步骤1)：通过收集梯级各站区间洪水峰量资料，进行排频计算，依据绘制上库分期的特征洪量频率曲线，其中P为洪量频率，m为排序号，n为总年数。
作为优选，为了获取可靠性高的梯级各站区间洪水峰量资料，梯级各站区间洪水峰量资料为流域主汛期内的洪水资料，使得计算资料更加精确。采用梯级各站的区间洪水峰量资料，避免了洪水资料受上库调节作用的影响。
作为优选，特征洪量频率曲线的特征洪量为3d洪量或5d洪量。
作为优选，特征洪量频率曲线为皮尔逊Ⅲ型曲线。
以西南地区某水库为例，选取可靠性较高的区间洪水峰量资料，绘制分期的特征洪量频率曲线，如表1、表2所示，表1为本库主汛期洪水三日、五日洪量频率曲线，表2为上库主汛期洪水三日、五日洪量频率曲线。
表1单位：亿m3
项目 均值 Cv Cs/Cv 0.01％ 0.02％ 0.05％ 0.10％ 0.20％ 0.50％
三天洪量 2.77 0.46 4 12.8 12 10.9 10 9.21 8.1
五天洪量 3.77 0.47 4 17.8 16.7 15.1 14 12.8 11.2
1％ 2％ 5％ 10％ 20％ 50％ 75％ 90％ 95％ 99％
7.26 6.42 5.3 4.45 3.58 2.41 1.86 1.60 1.49 1.41
10 8.86 7.29 6.09 4.89 3.26 2.50 2.16 2.02 1.92
表2单位：亿m3
项目 均值 Cv Cs/Cv 0.01％ 0.02％ 0.05％ 0.10％ 0.20％ 0.50％
三天洪量 1.61 0.62 3.5 7.59 7.07 6.39 5.87 5.36 4.67
五天洪量 2.07 0.64 3.5 11 10.2 9.22 8.45 7.68 6.66
1％ 2％ 5％ 10％ 20％ 50％ 75％ 90％ 95％ 99％
4.14 3.62 2.93 6.27 1.88 1.17 0.90 0.81 0.74 0.69
5.89 5.11 4.1 8.67 2.56 1.55 1.15 1.08 0.97 0.89
步骤2)：根据上库分期的特征洪量频率曲线(以三日洪量为例)，结合上库当前状态及运行方式，采用面积法求解上库在当前状态及运行方式下的弃水期望E弃以及上库下泄水量W下泄。其中，Pi为第i个洪量频率，Pi+1为第i+1个洪量频率，W弃i为Pi对应的弃水量，W弃i+1为Pi+1对应的弃水量；W下泄＝E弃+W发电，W发电为发电用水量。
采用面积法求解弃水期望值，利用有限的频率值和对应的弃水量值求解出水库在当前水位和运行方式下的弃水量，解决了弃水期望难以求解的问题。本实施例弃水期望E弃以及上库下泄水量W下泄如表3所示。表3为上库主汛期三日洪量弃水期望求解表。
表3单位：m、亿m3
注：上库三日满发用水量为2.58亿m3。
若求解龙头水库的弃水概率，可直接跳过本步骤2)至步骤3)。
步骤3)：根据本库当前库水位、运行方式及W下泄，求解本库的可用库容V可用，V可用＝V最大可用-V当前+W发电-W下泄，V最大可用为水库的最大可用库容，V当前为当前水位对应的库容。
作为优选，V最大可用为汛限水位与死水位之间的库容，或者，V最大可用为正常蓄水位与死水位之间的库容。本库可用库容求解表参见表4。
表4单位：m、亿m3
本步骤3)中，若求解龙头水库弃水概率则W下泄为0。
步骤4)：根据本库区间洪量频率曲线，查出V可用所对应的洪水频率，V可用所对应的洪水频率即为弃水概率P弃。本库弃水概率求解表如表5所示。
表5单位：m、亿m3
本实施例基于上库弃水期望的梯级弃水概率求解方法不同于传统方法，通过引入上库弃水期望，根据上游水库当前状态、区间来水情况、本库当前状态以及未来运行方式求解出本库可能发生弃水的概率。本实施例的基于上库弃水期望的梯级弃水概率求解方法更加符合实际情况，实用化程度更高的水库弃水概率求解方法。本实施例通过直观、可表征防洪风险的指标，在考虑梯级水库间水力联系的基础上，提出基于上游水库弃水期望的梯级弃水概率，即用于指导水库调度工作，对提升洪水资源利用水平，提高水库运行经济效益具有重要意义。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于上库弃水期望的梯级弃水概率求解方法，其特征在于：步骤如下：
步骤1)：通过收集梯级各站区间洪水峰量资料，进行排频计算，依据绘制上库分期的特征洪量频率曲线，其中P为洪量频率，m为排序号，n为总年数；
步骤2)：根据上库分期的特征洪量频率曲线，结合上库当前状态及运行方式，采用面积法求解上库在当前状态及运行方式下的弃水期望E弃以及上库下泄水量W下泄；其中，i＝1,2,…,n，Pi为第i个洪量频率，Pi+1为第i+1个洪量频率，W弃i为Pi对应的弃水量，W弃i+1为Pi+1对应的弃水量；W下泄＝E弃+W发电，W发电为发电用水量；
步骤3)：根据本库当前库水位、运行方式及W下泄，求解本库的可用库容V可用，V可用＝V最大可用-V当前+W发电-W下泄，V最大可用为水库的最大可用库容，V当前为当前水位对应的库容；
步骤4)：根据本库区间洪量频率曲线，查出V可用所对应的洪水频率，V可用所对应的洪水频率即为弃水概率P弃。
2.根据权利要求1所述的基于上库弃水期望的梯级弃水概率求解方法，其特征在于：所述梯级各站区间洪水峰量资料为流域主汛期内的洪水资料。
3.根据权利要求1或2所述的基于上库弃水期望的梯级弃水概率求解方法，其特征在于：所述特征洪量频率曲线的特征洪量为3d洪量或5d洪量。
4.根据权利要求1或2所述的基于上库弃水期望的梯级弃水概率求解方法，其特征在于：所述特征洪量频率曲线为皮尔逊Ⅲ型曲线。
5.根据权利要求1或2所述的基于上库弃水期望的梯级弃水概率求解方法，其特征在于：V最大可用为汛限水位与死水位之间的库容，或者，V最大可用为正常蓄水位与死水位之间的库容。
6.根据权利要求1或2所述的基于上库弃水期望的梯级弃水概率求解方法，其特征在于：步骤2)中，采用面积法求解弃水期望E弃，利用有限的洪量频率和洪量频率对应的弃水量求解上库在当前水位和运行方式下的弃水量，用于解决弃水期望难以求解的问题。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104268653A (zh) * 2014-09-28 2015-01-07 武汉大学 基于集束径流预报的梯级水库优化调度方法
CN104674748A (zh) * 2014-12-23 2015-06-03 南京南瑞集团公司 一种梯级水电站群弃水概率量化方法
CN105869070A (zh) * 2016-04-06 2016-08-17 大连理工大学 一种跨流域梯级水电站群效益均衡的合作优化调度方法

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