（水利工程专业论文）安康水库入库洪水调度方案及评价方法研究.pdf

安康水库入库洪水调度方案及评价方法研究 作 水利工程 导师 安康水库位于汉江上游陕西省境内，是一座以发电为主，兼顾防洪、航运等综合利t i ； j 的人 型水利枢纽，十多年来，对入库洪水的预报和调度十分重视，先后开展了不少研究工作，但仍 然存在：( 1 ) 在洪水预报上。对区间型洪水预报结果涨水慢，落水快；( 2 ) 在洪水调度模型及求解 上。方法单一，解难以保证满意等；( 3 ) 在闸门控制调度上。忽视了专家的经验和知识；( 4 ) 在调 度方案应用上。缺乏对洪水调度方案的实时评价。 针对实际中的问题，本文对安康水库的洪水预报系统、洪水调度系统、闸门控制调度系统 进行了进一步的总结和补充。这包括：总结了洪水预报模型及求解方法，强调了考虑气象等因 素的回归分析模型；提出了在闸门控制调度系统中引入专家的经验和知识，进行专家系统调度： 并进行了应用软件的开发实现。 对水库洪水调度系统的评价是本文的重点之一，这方面包括两方面的内容：一是对水库的 洪水调度整体 青况进行综合考评。建立评价指标体系，将层次分析法应用到洪水调度综合考评 中来；一是在洪水凋度系统中加入一个新的模块，洪水调度方案的实时评价模块。采用模糊综 合评判法对洪水调度中的洪水预报和洪水调度两个模块进行多层次综合评判。 通过研究，可以得出：( 1 ) 要不断吸收晟新的水库入库洪水预报方面的理论和技术，探求 该地区的流域洪水预报模型是决定洪水预报准确与否的第一要素；( 2 ) 入库洪水调度模型不少， 对模型相应的求解方法也很多，但通过对比，才比较实用：( 3 ) 专家系统在洪水调度中有很强 的应用价值，它能充分利用专家或调度人员在洪水调度中的经验和专门知识，使得洪水调度方 案的生成更加科学合理。包含专家系统的闸门控制调度算法及软件实现，对实际操作有帮助； ( 4 ) 及时地对生成的各种优化方案进行评价和比较是非常有必要的，在安康洪水调度系统中加 入一个洪水调度方案评价模块，该模块包括调度方案的评价指标和评价方法，采用模糊综合评 判方法较为方便；( 5 ) 采用层次分析法作为水库洪水调度系统评价的方法具有合理性。 总之本文的研究是总结，也是开始。通过认真的思考和钻研，会发现更多的实际问题， 还有更为艰苦的研究工作要做。 关键词：安康水库洪水预报调度模型，闸门控制，方案评价指标体系，综合评价模型 及方法 t h ef l o o dc o n t r o ls c h e m e sa n dt h e i re v a l u a t i o nm e t h o d s i na n k a gr e s e r v o i r m 钆纩 扩 a b s t r a c t a r i k a | l gr e s e r v o i ri sl o c a t e d0 nt h eu p s t r e 锄o fh a nr i v e r ，w h i c hi s a 叫l t i p u r d 0 s e 1 a r g es c a l eh y d r a u l i cp r o j e c t t h e r ea r e 咖yr e s e a r c h 骱r k so ni t s f 1 0 0 df o r e c a s t i n ga 1 1 d0 p e r a t i o ni nt h e s em o r et h a nt e ny e a r s b a s e do nt h ew o r k s ， w en e e dt os o l v et h ef o l l o w i n gp r o b l e m sa tp r e s e n t ( 1 ) t h ef l o o df o r e c a s t i n gr e s u l t s ， t i m ep e r i o d ：( 2 )t h ed i f f e r e n t0 p e r a t i o 九m o d e l sa n ds 0 1 u t i o nm e t h o d s ： ( 3 ) h o wt o d i s p a t c ht h ef 1 0 0 di nd i f f e r e n tg a t e s ，a n dh 0 wt ou s et h ee x p e r tk n o 霄l e d 阴： ( 4 ) e v a l u a t i o nt h ec 叩t r ls c h 锄e si nr e a lt i m e ：e t c a i m e da tt h ep r a c t i c a lp r o b l 钿s ，w eh a dd o n e ：( 1 ) t a l 【i n gt h ew e a t h e rf a c t o r i nf 1 0 0 df o r e c a s t i n g o d e l ：( 2 ) i n t r o d u c i n gt h ee x p e r i e n c ea n dk n o w l e d g eo fe x p e r t s ， t h eg a t e sc o n t r 0 1 l i n gs o f t 瞄es y s t 朗h a sb e e nd e v e l o p e d ：( 3 ) a d d l i c a t i o nt h ea h p m e t h o di n t ot h ee v a l u a t i o no fo p e r a t i o ns c h e 睢s ，b a s e do nt h ei n d e xs y s te i i l ：( 4 ) f u z z y i n t e g r a t e dj u d 鲫e n t 船sa p p l i e di nt h eo d e r a t i o n 帕d e l sa san 鲫m o d u l e 1 _ 1 1 ef 0 1 1 a - i n gc o n c l u s i o n sa r e 删c hh e l p f u lf o ro u rf u r t h e rr e s e r v o i ro p e r a t i o n ( 1 ) 冒es t i l ln e e dt h eh i g ht e c h n i q u e si nf o r e c a s t i n gm o d e l ，e s p e c i a l l yt h em o d e r n i n f o m a t i o nt e c h n i q u e s ： ( 2 ) c o m p a r i n gt h ed i f f e r e n to p e r a t i o n d e l sa n ds o l v i n g m e t h o d so np r 鼍c t i c a lr e s e r v o i r ，t h er e a s o n a b l er e s u l t sc o u l db e0 b t a i n e d ：( 3 ) t h e e x p e r ts y s t 锄i st h e s ti p o r t a n tp a r ti nr e s e r v o i ro p e r a t i o ns o f t w a r e ，n i c hi s a p p l i e di nt h eg a t e sc o n t r 0 1s y s t 印：( 4 ) i ti sv e r yi m p o r t 柚tt oe v a l i l a t i o nt h e o p e r a t i o ns c h 锄e s t a k i n gt h ee v a l u a t i o n e t h o d sa san e ，m o d u l ei nr e a la p p l i c a t i o n ： ( 5 ) b a s e do nt h ei r l d e xs y s t 即，t h ea h pa n dt h ef u z z yi r r t e g r a t e dj u d g m e n ta r eu s e f u l t h er e s e a r c h 舶r k sa l la b o v e ，a r ej u s tab e g i t l i l i n go fa u rr e a l _ o d c s u n d e r t h ep r a c t i c a la p p l i c a t i 0 【i ，t h e r ea r e 呦yn e _ 邮b 1 锄sn e e dt ob ed o n e k e yw o r d s ：a n k 丑n g 陀s e r v o i n 0 0 df o 化倒n ga n do p 咖i o nm o d e i ，t 1 1 eg 砒e s n n d l 如怖怕r e s c i l e m e se 涮嘣o ni t l d e xs y s t e m ，j n t e 毋删e v a l 删o nm o d e la f l dm e t 1 0 d s 西安理工大学工程硕士学位论文 第1 章概述 1 1 安康水库概况 1 1 1 安康水库概况 安康水库位于汉江上游陕西省境内，是一座以发电为主，兼顾防洪、航运等综合利用的大型水 利枢纽。坝址火石岩位于安康市城西1 8 k m 处，控制流域集水面积3 5 7 0 0 k m 2 ，且坝址下游与安康 市区间有月河加入。地理上属南北过渡的亚热带地区，夏季受太平洋副热带高气压控制，多暴雨。 由于流域内水系条件较为特殊，常遇降雨往往形成稀遇洪水。 安康水电厂为陕西电网中的骨干电源之一，电站总装机容量8 5 2 5 万k w 其中四台大机为4 2 0 万k w 一台小机为5 - 2 5 万k w 。多年平均发电量为2 8 亿k w h 。 安康水库为不完全年调节，水库总库容为3 2 亿m 3 ，其中死库容为9 0 8 亿m 3 兴利库容为1 6 7 7 亿m 3 ，最大调洪库容为9 8 亿矗：水库死水位为3 0 0m ，正常蓄水位为3 3 0m ，防洪限制水位为 3 2 5 m ，设计洪水位3 3 3 m ，校核洪水位3 3 7 3 3m 。水库预留有3 5 亿m j 的防洪库容。 泄洪设施有五台机组，五个表孔、五个中孔、四个底孔，其综合泄流能力见表l 一1 。表孔底部 高程3 1 3m ，晟大泄量1 8 9 8 0n 1 3 ，s ：中孔底部高程3 0 5m ，最大泄量1 2 2 8 7m 堍；底孔高程3 0 0m ， 最大泄量4 8 3 5m 弧。合计最大泄量为3 7 4 7 4m j ，s 。 大坝按千年遇洪水设计，万年遇洪水校核。千年一遇洪峰流量为3 6 7 0 0m 弧，万年遇洪 峰流量为4 5 0 0 0m 3 s 。襄渝铁路的防洪标准为百年遇洪水，且水库水位不得超过3 3 0m ：下游安 康市区防洪标准为二十年一遇洪水，若发生五年一遇洪水，水库控泄1 2 0 0 0m 3 ，s ，发生二十年一遇 洪水下泄不能超过1 7 0 0 0 m j s 。 袁1 i 安康水库泄流曲线 高程( m )3 3 1 03 1 53 2 03 2 53 3 03 3 63 4 03 4 53 5 0 1 1 2 安康水库基本资料 ( 1 ) 安康水库的水越库容硼曲线 表i - 2 安康电厂提供的水位罅舡面积关系 库水位( m ) 2 9 53 0 03 0 l3 0 23 0 33 0 43 0 53 0 63 0 7 l 库容( 亿一)7 3 i争嚏9 4 598 51 0 2 7l n 71 1 1 31 i5 71 2 0 1 水面面积( k m 2 )3 3 03 矗84 2 5 西安理工大学工程硕士学位论文 l 库水位( m ) 3 0 83 1 03 1 5 3 2 0 3 2 53 3 03 ”3 3 7 i 库窖( 亿一)1 2 4 5 1 33 51 5 9 21 8 8 52 2 2 52 58 52 8 4 03 2 0 l i 水面面积( 1 c l 莳) 4 7 95 4 96 1 96 9 57 75 由表1 2 可绘制图i 1 所示的安康水库水位 库容面积关系曲线。 图安康水库水位库容关系曲线 ( 2 ) 安康水库水位流量关系曲线 安康水库下游水位与流量关系如表1 3 所示 表l - 3 安康水库下游水位与流量关系 水位水位水位 水位( m ) 流量( m 弧)流量( m 弧) 流量( m 弧)流量( m 弧) ( m )( m ) 2 4 l7 5 2 5 0 3 3 1 02 5 91 0 7 0 l2 6 82 4 0 0 3 2 1 21 9 42 5 l4 02 6 01 1 8 0 l抛2 5 妮8 2 4 33 9 02 5 24 7 3 0 2 6 l1 2 9 6 02 7 02 7 9 0 3 2 “5 9 02 5 35 4 5 l2 6 21 4 2 0 2 2 7 i2 9 黔1 2 4 502 5 46 2 0 l 2 6 31 5 5 3 92 7 23 1 9 0 4 2 4 61 1 6 0 2 5 57 0 0 l2 6 4l 舢2 7 3 3 3 9 5 4 2 4 71 5 4 0 2 5 67 8 5 l2 6 5i 拍5 22 7 43 6 d 0 4 2 鹌 2 0 3 02 5 78 7 0 12 6 62 姗2 7 5 3 7 9 9 8 2 4 92 酗02 锚 9 舒l2 6 7丝1 22 7 64 0 4 圈i - 2 安康水库水位面积关系曲线 3 4 0 3 3 0 53 2 0 霎3 1 0 3 0 0 2 9 0 面积( k m 2 ) ； 0l o2 03 04 05 06 0 7 08 09 0 西安理工大学工程硕士学位论文 由表1 3 绘制安康水库下游水位与流量关系曲线如图1 3 图i 3 尾水位流量关系曲线 05 0 0 01 0 0 0 0l5 0 0 02 0 0 0 0 2 5 0 0 03 0 0 0 0 3 5 0 0 0 4 0 0 0 04 5 0 0 0 流量( m 3 s ) 安康水库表孔单孔泄流量与水位关系如表1 4 表1 4 表孔单孔溢流表 水位( m ) 3 1 43 1 53 1 63 1 7 3 1 83 1 93 2 03 2 l 流量( i “k )1 65 l1 0 31 7 32 6 33 7 25 0 46 2 2 水位( m ) 3 2 23 2 33 2 4 3 2 53 2 63 ”3 2 83 2 9 流量( m 堍) 7 5 38 9 51 0 4 51 2 0 61 3 6 9 1 5 4 21 7 2 l1 9 1 3 水位( m ) 3 3 03 3 l3 3 23 3 33 3 43 3 53 3 63 3 7 流量( m 3 s ) 2 1 1 32 3 2 92 5 4 7 2 7 8 l3 0 1 83 2 6 93 5 3 23 7 9 5 由表1 4 绘制表孔单孔泄流曲线入图1 4 。 图】4 表孔单孔溢流曲线 3 4 0 3 3 5 名3 3 0 3 2 5 翼。z 。 3 1 5 一 、，：一一，一 ： ? i i 一 3 1 0 一一。一 05 0 01 0 0 01 5 0 02 0 0 02 5 0 0 3 0 0 03 5 0 04 0 0 0 流量( m 3 s ) 3 西安理工大学工程硕士学位论文 ( 2 ) 安康水库中孔单孔泄流量曲线 安康水库中孔单孔泄流量与水位关系如表1 5 表1 5 中孔单孔溢流表 水位( m ) 3 0 63 0 73 吣3 0 93 1 03 l l3 1 23 1 3 流量( m 3 b ) 1 23 77 51 2 61 9 02 7 43 7 64 9 6 水位( m ) 3 1 43 1 53 1 63 1 73 1 83 1 93 2 03 2 1 流量( 一s ) 6 3 7 7 9 9卿 1 0 6 51 1 5 41 2 0 71 2 5 51 3 3 6 水位( m ) 3 篮3 2 33 2 43 ”3 2 6 3 2 73 2 83 2 9 流量( m 3 b ) 1 4 1 7 1 5 0 01 5 3 31 6 6 81 7 3 31 8 1 61 8 9 21 9 7 4 水位( m )3 3 0 3 3 13 3 23 3 33 3 43 3 53 3 63 3 7 流量( m 3 s ) 2 0 5 82 1 2 02 1 7 92 2 4 l2 3 0 02 3 6 52 4 0 02 4 5 7 由表1 5 绘制中孔单孔溢流曲线如图1 5 34 0 33 ； 33 0 一3 25 占 趔32 0 * 3 l5 3 l0 3 ( 1 5 图1 5 中孔单孔溢流曲线 安康水库底孔单孔泄流量与水位关系如表l _ 6 表l - 6 底孔单孔溢流表 疽量l m3 ，s ) 水位( m )3 i3 0 23 3 0 4，0 53 0 63 0 7 流量( i “k ) 7 6 57 7 87 9 l3 8 1 6必8 4 2 8 5 4 水位( m )3 3 0 93 1 03 1 l3 1 23 1 33 1 43 1 5 流量( i i ，b ) 8 6 7舯98 9 l9 0 4 9 1 69 2 89 4 09 5 2 水位( m )3 1 63 1 73 1 83 1 93 2 03 2 i3 2 23 2 3 渣量( m l ，s ) 9 6 49 7 6螂i 咖1 0 i l 1 0 2 3l 51 0 4 7 水位( m ) 3 2 43 2 5 3 2 63 2 73 2 83 2 93 3 03 3 l 流量( m k )1 0 5 91 0 7 0i 啦1 0 9 41 1 0 51 1 1 7 1 1 2 8 1 1 4 0 水位( m )3 3 2 3 3 3 3 3 43 3 53 3 63 3 7 4 西安理工大学工程硕士学位论立 由表1 5 绘制底孔单孔溢流曲线如图1 6 图1 6 底孔单孔溢流曲线 ( 4 ) 安康水库总湖瘟量与水位关系曲线 安康水库总泄流量与水位关系如表1 6 表l _ 6 安废水库总泄流量与水位关系 水位( m ) 3 0 03 0 53 1 03 1 53 2 03 2 53 2 63 2 73 2 8 流量( m 堍)4 1 7 6馓5 7 4 89 3 5 61 4 1 3 91 9 9 “ 2 1 1 3 l 2 2 4 7 7 2 3 7 7 s 水位( m ) 3 2 93 3 03 3 13 3 23 3 33 3 43 3 53 3 63 3 7 流量( m 】，s ) 2 5 4 8 52 6 6 6 i2 8 1 7 82 9 5 0 03 l 衄33 2 5 8 53 4 2 嘴3 5 3 6 93 7 4 7 4 由表1 6 绘制总泄量与水位关系曲线如图1 7 图l7 水位总泄量关系曲线 1 2 安康水库入库洪水介绍 汉江起源于陕西宁强县，经汉中、石泉、安康等县市，最后在白河县出境入湖北省。安康以上 5 西安理工大学工程硕上学位论文 河长5 2 6 公里流域面积3 8 7 4 0 平方公里，北界秦岭，海拔2 5 0 0 米以上：南临米仓山、大巴山。 米巴二山平均海拔1 5 0 0 - 2 0 0 0 米，整个地形是西北高东南低。 汉江源出武侯镇以后进入地势开阔的汉中盆地，河道宽浅，洪水时河面宽可达1 2 公里，具 有良好的滞洪作用。汉江进入黄金峡后，河道束窄。经石泉、紫阳、直到安康，基本穿行于深山峡 谷之中，一般河宽2 0 0 米左右黄金峡最窄处5 0 米由因为坡度较陡( o 7 1 0 ) 致使洪水传播 较快。 汉江上游水系呈羽状捧列，主要支流石泉以上北岸有褒河、胥水河、酉水河及子午河等：南岸 有玉带河、漾水河、冷水河及牧马河。石泉以下北岸有池河、南岸有任河、汝河、洞河大道河及岚 河。 由于受资料影响，对1 9 6 0 - 1 9 8 9 年的大洪水( 安康洪峰流量大于1 5 0 0 0 m 3 ，s ) ，进行雨洪特性分 析( 因小洪水不至于给防洪带来威胁) ，统计资料见表1 7 。 表l - 7 洪水统计资科 洪峰流量( 一s )暴 年月日 3 0 0 01 0 时分 ( t r 产居)( m k ) 雨地区组洪水 降雨类型 1 9 石泉安康日成类型 历时 历时 数 6 n 9 62 l ：0 04 3 7 01 8 5 1 3 56 64 持续区间胖 6 3 5 2 62 ：0 08 2 8 01 6 咖1 4 52 73 叠加全流域结合 6 5 7 1 31 4 ：7 8 0 0 2 0 4 9 6 2 63 持续 区间结合 醴9 1 3l6 呻l 咖1 9 7 1 5 04 34 特大暴雨全流域结合 7 4 9 1 46 ：0 0洲互咖1 4 9柏4 摆动全流域 7 1 0 21 7 ：1 77 0 0 01 5 3 2 0 87 2 3 持续 全流域 多峰 7 87 55 ：0 01 0 瑚1 6 0 1 1 03 25 摆动全流域多峰 7 9 z 1 51 2 ：4 2 6 5 5 01 6 0 6 4 2 5i 全区大暴雨全流域瘦 8 i 9 81 9 ：1 0 3 1 5 4 0 02 跎2 9 2连阴雨全流域结合 旺让l2 3 ：3 0瑚 1 5 0 僻1 52 连阴雨区间瘦 犯7 趋2 ：9 3 7 01 7 2 8 2 84叠加全流域 瘦 韶7 3 l1 9 ：3 5 1 6 2 1 33 l 咖1 5 63 94 叠加全流域瘦 站1 0 52 i ：7 7 0 71 5 7 1 1 i4 l 3 叠加全流域胖 8 t 7 76 3 0 1 0 1 7 01 9 7 7 53 02 叠加全流域瘦 8 4 _ 9 i o4 ：7 2 0 01 6 3 8 92 9 2 叠加垒漉域多峰 8 7 7 1 92 3 ：1 2 2 5 0i 1 0胡3 62 叠加全流域瘦 备注：袭中1 9 7 4 年以后石泉洪峰流量由石泉运行记录得。其余均为水文年鉴资料。 从上表中的资抖可以对安康水库入库洪水做如下分析： 6 西安理工大学工程硕士学位论文 一、雨洪关系 洪水来源与降雨，不仅与下垫面状况有关而且与降雨的时空分布关系密切，即于降雨总量、 降雨强度、历时以及暴雨中心等有关，据统计分析，可将其降雨分为以下几类： 1 持续性暴雨类 在石泉至安康区间连续数日产生暴雨或大暴雨一种为暴雨维持3 天以上，中心在石泉镇巴一 紫阳之间时会形成洪峰流量较大的洪水。上表中的1 9 6 0 9 6 洪水和1 9 6 5 7 1 3 洪水即为此类型。另 一种为前两天石泉以下有局部暴雨出现第三天石泉紫阳镇巴之间有局部特大暴雨时，也可形 成较大洪水，表中1 9 6 8 9 1 3 为此例。 2 移动性暴雨类 本类型暴雨中前期在石泉以上，后期在石泉以下暴雨中心移动方向与汉江上游汇流方向大体 一致，因而在安康附近形成雨洪叠加并形成大洪水。如果暴雨量大，覆盖面广，干支流全面遭遇， 则可形成特大洪水。1 9 8 3 7 特大洪水就属此类。 3 摆动性暴雨类 本类型暴雨中心前期位于紫阳、安康以南，中期移到石泉附近，后期又回到前期位置附近，故 称摆动类。上表中1 9 7 4 9 1 4 和1 9 7 8 7 5 为此类。 4 连阴雨类 1 9 8 1 9 8 洪水和1 9 跎7 1 2 洪水前期均只有一天暴雨洪水产生主要是前期连阴雨时间较长， 土壤含水量大己接近或达到饱和状态，在连阴雨后期如有区域性暴雨时就会产生较大洪峰。 5 全流域大暴雨类 1 9 7 9 7 1 5 洪水属此类。 以上五种类型暴雨前三种是形成安康大洪水的主要类型，且特大洪水常常是由第三类暴雨形 成造成安康大洪水的关键降雨区在汉中与紫阳之间。 二、洪水区域组成 根据上述洪水和暴雨的关系。可将汉江上游洪水按区域组成分为三类。 1 上游型 此类洪水主要来自石泉以上暴雨中心位于汉中附近所形成的洪水，常常石泉与安康洪峰的比 值在0 8 5 以上由于暴雨中心位于最上游，笼罩面积相对较小，加上洪水演进下传中的调节作用 此类型暴雨不致于产生灾害性洪水。但此类洪水出现次数较多。 2 区间型 7 西安理工大学工程硕士学位论文 此类型洪水主要来自石安区间，石安区间面积不足安康以上面积的1 2 ，但流域内主要的暴雨 中心位于该区间，笼罩范围大且距安康又近，即使上游降水不大，也可造成相当大的洪水，此类洪 水往往石泉、安康洪峰值之比为0 4 0 以下，在历史灾害性洪水中，此类出现次数较多，如1 5 8 3 年、 1 6 9 3 年、1 7 7 0 年、1 8 3 2 年、1 8 5 2 年洪水。但在近3 0 年中此类洪水出现次数不多。1 9 6 0 9 6 洪水， 石泉最大洪峰为4 3 7 0 1 1 1 3 s ，安康相应值为1 8 5 0 0m 3 s ，属此类型。 3 全流域型 此类型洪水形成的雨型已做分析常常形成大洪水或灾害性特大洪水，1 9 7 4 9 和1 9 8 3 7 均属 此类型。 以上第二二、三型洪水为汉江上游大洪水的主要类型。 三、洪水时程分布 1 年际分布 在1 9 6 m l 螂年3 0 年中，共发生大洪水1 6 次平均1 船年一次：其中少时连续五年( 1 9 6 9 _ 1 9 7 4 ) ， 但多时有一年( 1 9 8 3 ) 却发生三次，若按年代分6 0 年代和7 0 年代各发生4 次，8 0 年代8 次，2 0 0 0 0 m 3 ，s 以上的特大洪水两次，分别出现在1 9 6 5 年和1 9 8 3 年。 2 年内分布 大洪水在5 一1 0 月均可能发生其中7 月出现最多8 次，其次为9 月5 次，1 0 月两次，5 月1 次。而6 月和8 月未曾发生。 由此可见，汉江大洪水在年内分布有明显的规律性。 四、洪水过程分类 根据一场洪水过程线的形状，可将其分为以下四类： 1 瘦峰型，洪水从起涨到峰现历时短，一般在3 0 0 0r i l 3 ，s 以上。历时多在8 0 小时以下。1 0 0 0 0 i l l 3 ，s 以上历时多在3 0 小时以下。 2 胖峰型，洪水的涨洪段和落洪段均较长3 0f 1 1 3 s 以上历时一般在1 0 0 小时以上。l n 1 3 ，s 历时一般在4 0 小时以上。 3 多峰型，大洪水一般在主要洪峰之前，已有一个或多个小洪峰出现。峰与峰之间间隔历时 不超过4 天此类洪水的特点是洪水总量大，历时长。 4 胖瘦结台型，洪水过程的3 0 0 0i i l 3 s 历时一般在l 小时以上，1 0 0 0 0m 3 ，s 历时则不超过 4 0 小时，处于瘦峰与胖峰之间。 以上便是对汉江上游洪水的暴雨形成特征，区域组成特征过程分布特点和洪水过程的形状的 8 西安理工大学工程硕上学位论文 统计特征，这些都是对安康水库入库洪水调度方案进行评价的基础资料。 五、安康水库设计洪水资料 安康水电站设计洪水过程( 1 9 6 8 年典型，按峰放大) 见下表1 8 表1 - 8 安康水电站设计洪水过程线( 单位：m 弧) p ( 耐 弋 1 9 醯年 o 0 l0 l0 20 5l52 0 吼9 21 5 3 03 6 2 02 蚴2 7 6 02 4 7 0删1 7 3 01 2 2 0 62 l 5 1 9 04 2 3 0姗3 5 柏3 2 柏2 4 8 01 7 4 0 1 02 9 4 06 9 6 05 6 8 05 3 1 04 7 5 04 3 5 03 3 3 02 3 4 0 1 43 7 6 08 9 1 0 7 2 6 0 6 7 9 06 0 7 55 5 6 04 2 6 02 9 9 0 1 84 3 2 01 0 2 0 08 3 4 07 8 0 06 9 8 06 3 9 04 8 9 03 4 3 0 2 24 6 5 0 1 1 0 0 0 8 9 8 08 3 9 07 5 1 06 8 8 05 2 6 03 7 0 0 1 0 2 4 3 9 0 1 0 4 0 08 4 8 07 9 3 07 0 9 0删4 9 7 03 4 9 0 64 1 3 09 7 舳7 9 加御6 6 7 06 1 1 0蜘3 2 8 0 1 03 9 5 09 3 6 07 配07 1 3 06 3 舯5 踟4 4 7 03 1 4 0 1 44 1 7 09 龆o8 0 印7 5 3 0 6 7 帅 6 1 7 04 7 2 03 3 1 0 1 8“7 ；01 0 6 0 08 6 3 0 8 0 7 0础 6 6 1 05 d 6 03 5 5 0 2 24 4 1 01 0 4 0 08 5 2 07 9 6 07 1 3 0 6 5 加4 9 9 03 5 1 0 1 1 24 2 1 09 9 7 08 1 3 07 日0 06 8 0 0 6 2 3 04 7 6 03 3 5 0 63 9 5 09 3 6 0枷7 1 3 0 6 3 8 05 8 4 04 4 _ 7 03 1 4 0 1 03 胡08 7 2 07 1 1 06 6 4 05 9 5 05 4 4 0 4 1 6 02 9 3 0 1 43 9 l o9 2 6 07 5 5 07 0 6 06 3 2 05 7 踟“2 03 1 1 0 1 84 1 3 0嗍7 9 8 07 枷 6 1 1 04 6 7 03 2 8 0 2 24 4 5 01 0 5 0 08 6 8 0 3 07 l 钟6 5 8 05 0 4 0 3 5 4 0 1 2 25 3 l o1 2 6 0 0l 0 07 5 9 08 5 舯7 8 5 06 0 1 04 2 2 0 66 0 0 01 4 2 0 0l l 鲫1 0 8 9 6 9 03 啪6 7 9 04 7 7 0 l o6 6 0 01 5 6 0 01 2 7 0 01 1 9 1 0 7 嗍 7 4 7 05 2 5 0 1 48 0 4 01 9 0 0 01 5 铷1 4 5 1 3 o1 1 9 0 09 1 0 06 3 9 0 1 89 4 5 02 2 4 1 8 瑚1 7 1 1 3 0 0 1 4 0 0 01 0 7 7 5 1 0 笠1 0 3 4 02 4 5 2 0 0 i s 7 1 6 7 0 0 1 5 3 1 1 7 8 2 2 0 1 3 _ 21 2 5 2 螂2 4 i 盈姗2 1 2 1 8 5 1 4 1 0 0卿 61 4 6 5 03 4 7 2 跏2 2 3 7 2 1 7 0 01 6 6 1 1 6 1 0 1 6 7 3 9 6 3 2 3 3 0 l z 彻2 4 7 0 0l 舢 1 3 3 1 4l 舢4 3 1 0 0 3 5 2 3 2 9 2 9 1 4 0 02 6 9 2 1 4 5 1 81 9 d 4 5 0 0 03 6 7 3 4 3 3 0 7 2 引0 02 1 5 1 5 l 挖1 8 04 2 03 删3 2 5 2 9 l 2 6 6 0 0铷呦1 4 3 1 4 上 1 6 4 3 8 8 3 1 7 2 9 6 2 6 铷2 伽 1 8 6 1 3 0 61 3 7 8 03 2 6 2 2 4 9 2 2 3 2 c 哪 1 5 6 i l o 1 01 0 7 2 5 3 2 d 7 0 01 9 3 1 7 3 1 5 8 1 2 i 掰 1 4锄1 9 6 1 6 咖1 4 蜘1 3 3 i 绷 9 3 卯酤7 0 1 86 ! 肿1 4 7 1 2 01 1 2 0 0 1 0 0 9 1 7 0 7 0 2 04 9 3 0 9 西安理工大学工程硕士学位论文 2 24 7 0 01 1 1 0 09 0 舳8 4 9 07 5 9 06 9 5 05 3 2 03 7 蚰 1 5 24 0 6 09 6 2 07 啪7 3 3 06 5 6 06 0 1 0 4 5 9 0 3 2 3 0 63 5 0 0跎9 0 6 7 6 0 6 3 2 05 6 6 05 l 3 9 印2 7 踟 1 03 2 0 07 5 粕6 l 帅5 7 帅5 1 7 04 7 3 03 6 2 02 5 4 0 1 43 07 i 踟5 8 5 05 4 7 04 9 0 04 4 8 03 4 3 02 4 i o 1 82 船06 瑚5 4 7 05 1 1 04 5 7 04 1 9 03 2 笠5 0 1 3 洪水调度方法评述 对洪水调度一般有常规调度、优化调度和实时调度模型。 1 3 1 设计调洪规则模型 水库调洪规则是以规划、设计为依据而编制的指导水库蓄泄的基本文件，遵守水库调洪规则并 按之调度是取得防洪调度成功的基本保证。汛期洪水到来之前，水库坝前水位应控制不超过当时的 防洪限制水位，以保留必须的防洪库容。在调洪过程中，按不同量级洪水蓄泄，当来水不超过防洪 标准时，控制的泄流量及加入区间的合成流量不超过下游河道的安全泄量，坝前水位不超过防洪高 水位：当来水超过下游防洪标准时。即加大泄量，以确保水库大坝安全洪峰过后尽快将库水位 降至防洪限制水位，以迎蓄下次洪水。 安康水库洪水调度规则如下： ( 1 ) 汛期7 - 9 月，水库汛限水位为3 2 5 米，即起调水位为3 2 5 米 ( 2 ) 泄量控制原则： a 当q “1 2 0 0 0 1 1 1 弧时，q f q l ； b 当1 2 0 r d 虹q 1 5 1 0 0 1 3 ，s ，且库水位玉日2 6 m 时翻2 6 m 时，q ，f q ： c 当3 2 6 m 吃a 2 8 m ，且1 5 1 0 0m 3 s q 样1 7 0 0 0 m 3 s ，q 矿叼l ；1 7 0 0 0 m 弧q 心1 5 0 0 m 3 s ， o | = 1 7 0 0 0 m 堍： d 当胁3 2 8 m 且1 7 0 0 0 m 3 ，s q # 电4 2 0 0 m 3 ，s ， qf ql ： e当q 艘4 如0 r l 压时。泄洪设备全部闸门打开，按泄流能力敞泄： f 阿，q 渊1 5 m j ，s 。q i _ 1 7 咖矾： g 嘞0 ，q 1 5 1 0 0 m 弧q - 0 2 3 5 的标准，取其显著相关的经纬网格点，每一降雨时次的每一物理量，共 有五层。在各物量显著相关频率分布的中心位置是0 2 4 小时雨量显著相关频率分布，左上 右上，左下，右下依次是o 一6 小时，6 一1 2 小时，1 2 一1 8 小时，1 8 2 4 小时显著相关的频率分 布。 2 2 各物理量场和预报区域面平均降雨量的关系 l 、散度 降雨量与散度之间存在着如下几个高相关区，降水区域附近及其西南侧，低空辐合，高空 辐散，其相关程度最为显著：其后依次为( 2 6 2 7 。n ，1 0 9 一l 1 0 4e ) 附近，低空辐散高层辐合： 1 6 西安理工大学工程硕士学位论文 ( 3 8 3 9 4 m1 0 3 一1 0 4 。e ) 和( 3 5 3 6 。n ，1 0 4 一1 0 5 。e ) 附近。各有一反映西北路干冷空气的低 层辐散高层辐合中心。东北侧的反映比较弱，其主要反映在( 3 8 3 9 。n ，1 1 2 一1 1 4 。 e ) 合( 3 6 6 n ，1 0 9 。e ) 附近的7 0 0 百帕及以下的低层。散度在3 0 0 5 0 0 百帕相关比低层好。 2 、涡度 高相关区有( 3 卜3 4 。n ，1 0 6 1 0 8 。e ) 主要表现在中低层的正涡度区：副高位置( 2 6 2 7 4 n 。1 0 9 一1 1 4 4 e ) 负相关中心，表明副高强度比较明显：( 3 8 3 9 。n ，1 1 0 1 1 2 。e ) 为次高 相关区，和( 3 4 3 5 6 n ，l l 卜1 1 2 。e ) 的中心，都说明这些地区的负涡度对降水的正贡献，西 北侧( 3 6 3 9 。n ，1 0 2 一1 0 3 。e ) ( 3 5 3 6 4 n ，1 0 2 一1 0 3 。e ) 在低层为负相关区，高层为正相关区 3 0 0 百帕的降水的0 2 4 小时，6 1 2 ，1 2 一1 8 都反映的比较规律。 3 、南风分量水汽输送v q 该物理量的分布区域比较集中。且分布面积较大较均匀( 3 2 3 6 。n 1 0 4 1 0 9 6 e ) 是 南北风分量，干冷空气的交绥处，一方面反映出临近西侧空气的干冷，同时也反映出降水区域 及东侧暖湿：南侧为负相关区，与( 3 4 3 5 。n ，1 1 2 1 1 4 。e ) 都表明偏南气流在上述二区域变 为偏北气流对大降水较为有利。 4 、水汽通量散度 水汽通量散度最为集中，( 3 卜3 4 n ，1 0 6 一1 0 9 。e ) 范围内仅表现在低层水汽辐合， 高层水汽辐散。东北侧的相关区表现在低层水汽辐散，高层水汽辐合，但上下层对应的似乎 不太规则，副高脊线附近仅表现在中低层的水汽通量辐散上，西北侧仅表现在8 5 0 百帕上。 5 、能量参数 能量分布与上边所分析的大相径庭，降水区域周围没有明显相关区，降水区西北侧标志 着千冷空气的侵入程度，位于( 3 4 4 0 。n ，1 0 0 1 0 7 。e ) 的大片区域内，5 个小时次的 相关系数都有大片的负相关区，如此大片的高相关区在所拟台的物理量场中仅此一个物理 量。第二个高相关区为( 2 6 3 1 。n 1 0 6 一1 1 2 。e ) 北小南大呈楔状是一个正相关区， 其范围比第一个高相关区小得多，在( 1 0 9 一1 1 2 。e ，3 6 4 0 6 n ) ，即降水区的东北区为一弱 高相关区，在高层反映不甚明显，仅低层为负相关区，仔细分析还可以得出( 3 5 4 0 。n 。 1 0 7 一1 0 8 。e ) 有小范围不相关，正好与南部高能相关区楔头位置相对应，这说明当西北、东 北两路各有冷空气南下而正南方有高能空气北上时，对降水过程最为有利。 6 、南风v 分量 高相关区位于( 3 3 3 6 。n ，1 0 4 1 0 5 。e ) ，该区域有一个明显的特性，3 0 0 百帕为一片 西安理工大学工程硕士学位论文 正相关区其物理意义尚不清楚，中低层为各种因素相参杂，降水区域西侧为负相关区中间 为正相关区，东侧亦为负相关区，在该区南侧，有两条高相关带，指向相关区内，西侧为负相关 带，东侧为正相关带。对过滤因子的影响，西侧的负相关带远比东侧的正相关带明显，这是 由于过滤指标有较多的测站，要求西南气流的风速达到一定量值，才能作为本降水模型的个 例。在( 3 0 4 0 6 n ，1 1 卜1 1 5 。e ) 范围内，亦有一高负相关区，它的出现，是易于在降水 区形成水汽辐合的重要标志 7 、风速u 分量 分量的因子以前似乎不被人们重视，本次试验，分量相关系数相当稳定，与降水量之间 的相关，5 个时次都比较一致，且分布都比较类似，表现在8 5 0 百帕东侧为弱负相关区，7 0 0 百 帕，5 0 0 百帕北侧为负相关区，南侧为正相关区，4 0 0 百帕南侧( 西南侧) 为正相关区，3 0 0 百 帕西侧( 西南侧) 为正相关区。 2 3 持续性降雨与物理量高相关区的关系 1 、不同物理量场高相关区随时次后移的变化。 ( 1 ) 相关因子显著下降的部分( 即6 一1 2 小时有利于产生降水，1 2 2 4 小时雨强迅速 减弱部分) ； ( 2 ) 相关系数稳定维持部分： ( 3 ) 相关系数随时次后移而增多部分； 2 、 各时次高相关区分布 ( 1 ) 0 2 4 小时雨量与物理量高相关区、高相关区整个连成一体，以预报降雨落区为 中心。相周围成条状辐射，向西北辐射的高相关区( 3 8 3 9 。n 1 0 4 一1 0 6 。e ) 由以os e 为主，辅以散度，涡度u 风速分量而成：向东北辐射的高相关带强度稍弱，位于( 3 8 3 9 。n ，1 l o 一1 1 4 。e ) ，主要由涡度，u qv q os ev 风速分量等综合构成，向西南辐射的高相 关区最弱位于( 2 7 2 9 n 。，1 0 3 1 0 4 。e ) 依次由v 风速分量，风速分量，v q 构成：向 正南方向辐射的高相关区。其强度最强，中心位于( 2 6 2 8 。n 1 0 6 一1 1 0 。e ) 附近，除涡 度场外。其他各物理量场都有反应，其中u 风速分量反映最大：向正东方向辐射带，带状并 不明显，与中心连接面广，其主要由v q 与南风分量v 等构成。 ( 2 ) 4 个降雨时段与物理量场的高相关区分布 o _ 一6 小时降水量与物理量场的高相关区分布，前者北部两条辐射带与东部的辐射带相 对比较松散，而后者更为紧凑，前者向西北辐射带中心强度比后者弱，可以看为o 一6 小时 西安理工大学工程硕上学位论文 降雨强度要求冷空气更为强烈，暖湿空气与干冷空气锋区对比更为集中。 第2 时段( 6 一1 2 小时) 雨量与各物理量高相关区域0 6 小时极为相似。仅东北部的 辐射带断开，其余高相关区频率变弱。 第3 时段高相关区除总体强度变弱之外，一个显著特点位于( 1 1 0 一1 1 4 。e ，3 8 4 0 。n ) 的高相关区与主体断开，但其高相关区的面积较大，似乎这个区