（水利工程专业论文）观葠水库群汛限水位动态控制研究与应用.pdf

观莅水库群汛限水位动态控制研究与应用 s t u d ya n da p p l i c a t i o no nd y n a m i cc o n t r o lo fg u a n s e n r e s e r v o i r s e l e v a t i o ni nf l o o ds e a s o n a b s t r a c t a tp r e s e n t t h ef i x e dl i m i tw a t e rl e v e li su s e dd u r i n gt h er e a l t i m eo p e r a t i o no fr e s e r v o i r s i np r a c t i c e i tw i l lh a v et oa b a n d o nt h ew a t e rr e s o u r c ea sl o n ga st h ew a t e rl e v e le x c e e dt h e l i m i tw a t e rl e v e l r e g a r d l e s so fh o wa b o u tt h er a i n f a l lo fa c t u a lt i m e e v e ni ti ss u n s h i n y 1 1 1 a t r e s u l ti ng r e a tw a s t eo fw a t e rr e s o u r c ei ns o m ey e a r s f o ri ta b a n d o n e dw a t e ri nf l o o ds e a s o n s b u tc o u l d n tc o m eb a c kt ot h en o r m a lw a t e rl e v e la f t e rf l o o ds e a s o n s t l l eo r i g i n a lf l o o d c o n t r o lm e t h o d sd on o tc o n s i d e rr e a l t i m ei n f o r m a t i o ns u c ha sr a i n f a l lf o r e c a s t u s i n gt h e w a t e rl e v e la ss t a n d a r d so ff l o o da n di n d i c a t o r so fd i s c h a r g e a sar e s u l t t h ed i s c h a r g eo f p r o p h a s ei sl e s s w h i l ea n a p h a s ei sm o r e t h er e s e r v o i rw a t e rl e v e li sh i g h e ra n dt h ed e s i g n e d l i m i tw a t e rl e v e li sl o w e r w h i c hd e v i a t ef r o mr e a lt i m ef o r e c a s to p e r a t i o n t os o l v et h ep r o b l e m se x i s t e di nt h el i m i tw a t e rl e v e la n do p e r a t i o no fm u l t i r e s e r v o i r b a s i n g o nt h ef o r m e rr e s e a r c h e s a i m i n ga tt h ef l o o dc o n t r o l s e c u r i t ya n dt h er a t i o n a l u t i l i z a t i o no fw a t e rr e s o u r o l h d a n du s i n gh y d r o l o g i c a la n dm e t e o r o l o g i cf o r e c a s tc a r e f u l l y n e wt h e o r i e sa n dm e t h o d sa b o u tm u l t i r e s e r v o i rh a sb e e np u tf o r w a r di nt h i sp a p e r 1 1 1 em a i n e o n t e n t si n c l u d e f i r s t a n a l y s et h en e c e s s i t yo fd y n a m i cc o n t r o lo ft h el i m i tw a t e rl e v e l s e c o n d r e s e a r c ht h ef e a s i b i l i t yt h a ta p p l yr e a lt i m ef l o o df o r e c a s t i n gt od y n a m i cc o n t r o l o ft h el i m i tw a t e rl e v e l 1 1 血d r e s e a r c ht h ef e a s i b i l i t yt h a ta p p l yr a i n f a l lf o r e c a s t i n gt od y n a m i cc o n t r o lo ft h e l i m i tw a t e rl e v e l f o r t h b a s eo nt h ea n a l y s i so fr e s e r v o i ra u t o t e l e m e t r yt o g e t h e rw i t ht h ep r e c i s i o na n d s t a b i l i t y t or e s e a r c ht h eo p e r a t i o nm e t h o d sa n dr u l e sj u d g e db yr u n o f f f i f i l l r e s e a r c ha b o u tt h er a n g eo fl i m i tw a t e rl e v e la l l o w e db yd y n a m i cc o n t r 0 1 s i t l l r e s e a r c ho nt h em e t h o do fd y n a m i cc o n t r o lo ft h el i m i tw a t e rl e v e l m a i n l ya b o u t c o n s t r a i n tm e t h o do fp r e d i s c h a r g ec a p a c i t ya n di n t e g r a t e di n f o r m a t i o ni l l a t i o nm e t h o do f d y n a m i cc o n t r o lo fl i m i tw a t e rl e v e la n ds oo n s e v e n t h b e n e f i ta n dr i s ka n a l y s i so fd y n a m i cc o n t r o lo ft h el i m i tw a t e rl e v e la r ec a r r y e d o u t e i g h t h d e c i d ew h i c hi m p l e m e n ts c h e m eo fd y n a m i cc o n t r o lo ft h el i m i tw a t e rl e v e li s s e c u r e e c o n o m i ca n dr e a s o n a b l e i nt h i sp a p e r t a k et h ec a s eo fs h e n w or e s e r v o i r d i s c u s ss o m ep r o b l e m s s u c ha s f e a s i b i l i t yr e s e a r c h s t u d yo fm e t h o d d e t e r m i n eo b j e c t i v e s r i s ka n a l y s i sa n db e n e f i ta n a l y s i s a l lt h e s ei n d i c a t et h a tt h em e t h o di sp r a c t i c a l e a s yt ou s e u n i v e r s a la n de x t e n s i b l e k e yw o r d m u l t i r e s e r v o i r d y n a m i cc o n t r o lo ft h el i m 计w a t e rl e v e l o p e r a t i o n m o d e 1 1 大连理工大学学位论文独创性声明 作者郑重声明 所呈交的学位论文 是本人在导师的指导下进行研究 工作所取得的成果 尽我所知 除文中已经注明引用内容和致谢的地方外 本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果 也不包含其他已申请 学位或其他用途使用过的成果 与我一同工作的同志对本研究所做的贡献 均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意 若有不实之处 本人愿意承担相关法律责任 作者签名 锵日期 耳年五月粤日 观使水库群汛限水位动态控制研究与应用 大连理工大学学位论文版权使用授权书 本人完全了解学校有关学位论文知识产权的规定 在校攻读学位期间 论文工作的知识产权属于大连理工大学 允许论文被查阅和借阅 学校有 权保留论文并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版 可以将 本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索 可以采用影印 缩印 或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文 学位论文题目 观 i 蔓水库群汛限水位动态控制研究与应用 作者签名 导师签名 日期 砌7 年6 月 矿日 日期 防罗年名月矽日 人连理1 大学争业学位硕士学位论文 1 引言 1 1 水库汛限水位设计与运用存在的主要问题 1 原规划设计的洪水调度方式 即泄流方式 不考虑降雨预报等实时信息 用库水位作为判断洪水发生的标准和改变泄流量的指标 由此形成 前期泄流偏 少 后期泄流偏大 库水位偏高 的调洪结果 不仅设计的汛限水位 偏低 并 且与实时预报调度要求相脱节 2 目前 洪水实时调度中严格按照设计的汛限水位控制 即所谓的 静态 控制法 实时洪水调度中 不管面临时刻实际与预报的水雨情如何 即使面临时 期晴空万里 只要库水位超过汛限水位便要弃水 致使一些年份形成 汛期弃水 汛后不能蓄至兴利蓄水位 的局面 洪水资源浪费很大 因此 应充分利用流域内的气象台站的天气预报产品 水库现有的卫星云图 接收系统 水情自动测报系统 洪水预报调度系统 深入分析各种信息的可利用 性 研究汛限水位动态控制方法 充分利用洪水资源 1 2 研究的主要内容 本报告的主要研究目标是 针对目前水库汛限水位设计与运用中存在的问题 基于当前研究应用的新方法所取得的成果 从防洪安全与合理利用洪水资源两个 基本目标出发 积极慎重地利用水文与气象预报已取得的成果 研究提出水库汛 限水位设计与控制的新理论和新方法 主要内容具体包括 1 汛限水位动态控制的必要性分析 2 实时洪水预报应用于汛限水位动态控制中的可行性研究 3 降雨预报应用于汛限水位动态控制中的可行性研究 4 基于水库自动遥测与洪水预报系统运行精度和稳定性分析 研究以天然 流量为判别指标的调度方法和规则 5 汛限水位极限允许动态控制范围研究 6 汛限水位动态控制方法研究 主要研究预泄能力约束法和汛限水位动态 控制综合信息推理模式等方法 7 进行汛限水位动态控制的风险和效益分析 8 最终确定汛限水位动态控制的安全 经济 合理的实施方案 1 3 研究的基本方法 1 考虑到气象部门近些年降雨预报理论水平的提高及先进技术与工具的引 用 除应用气象部门传统的确率指标评价其预报精度外 统计分析未来2 4 h 不同 观经水库群汛限水位动态控制研究与应用 量级降雨预报的实际降雨频率分布律 分析可利用性 2 洪水预报及降雨预报精度分析方法 依据水利部颁发的中华人民共和国 行业标准 水文情报预报规范 s l 2 5 0 2 0 0 0 分析正在应用的洪水预报方案的 精度 3 研究水库以天然天然流量为判别指标的调度方式 选择辽阳站的天然流 量 莅窝水库入库流量为判别洪水量级的指标 考虑水库上 下游的防洪标准 确定莅窝水库的汛限水位和调度方式 4 考虑串联水库之间的库容补偿关系 并以天然流量为判别洪水量级的指 标 研究上游观音阁水库汛期处于不同水位时 确定下游莅窝水库相应的汛限水 位 5 汛限水位动态控制极限允许范围的确定方法 首先采用预蓄 预泄能力 约束法 分级预泄方法 传统的和以辽阳站天然流量为判据的调度方式推求法 考虑年内洪水统计特征变化规律的汛期极限允许起调水位约束法 满足供水量及 保证率约束等方法和考虑观音阁库容补偿法确定的莅窝水库的汛限水位等方法 分别推求极限允许动态控制汛限水位值 然后确定汛限水位动态控制的范围 6 汛限水位动态控制方法 在综合信息推理模式法和预泄能力约束法的研 究基础上 采用的多维逻辑推理原理建模 参考其它水库初步研究成果 结合多 年调度经验 建立适合于本库的模式与算法 并编制相应的实时动态控制汛限水 位操作软件 7 汛限水位动态控制的效益分析 在效益分析选择方案时 以原设计上下 游防洪安全指标及供水保证率为约束 以供水量最大为目标 分析汛限水位动态 控制前后 水库的供水 发电等兴利指标的变化 8 汛限水位动态控制风险分析 基于统计学原理 应用条件频率描述预报 误差造成的风险 1 6 研究的路线图 本项研究以提高洪水资源的利用率为主要目的 分析了莅窝水库实际运用中 存在的问题 在对水库功能进行了复核的基础上 以解决存在的问题为线索 首 先以水文统计为基础 对水库洪水控制运用中的两个重要信息 降雨预报和洪水 预报结果的可利用性进行分析 在此基础上 从年内洪水分布规律 考虑库容补 偿等几个方面 深入研究了水库汛限水位动态控制约束域的确定方法及在莅窝水 库中的应用 随后又进行了水库实时洪水调度中汛限水位动态控制方法的研究 并以莅窝水库工程背景 研究了水库汛限水位动态控制的时机 控制范围 融水 雨情信息和调度人员经验为一体的汛限水位动态控制模糊推理模式 又通过观音 阁 莅窝 汤河水库群的联合调度 从发电和供水两个重要方面分析了莅窝水库 8 大0 号业 位坝十学位论艾 动态控制前后的效益变化 然后 以降雨预报 洪水预报误差分布规律为基础 分析水库汛限水位动态控制条件下 由降雨预报误差 洪水预报误差可能产生的 风险 最后 给出了本项研究的主要结论 本项研究的路线如图1 1 所示 f i g 1 1l o g i cr o u t eo ft h i sp a p e r 观莅水库群汛限水位动态控制研究与应用 2 汛限水位动态控制的可行性研究 2 1 研究目的 目前水库现行的洪水控制运用规则是以水库水位为判据的 没有充分利用洪 水预报信息 实践表明 以水库水位为判据不利于提高洪水资源的利用率 几十年来 现代洪水预报研究在很多方面取得了进展 如 1 先进的遥感技术等手段的使用 使人们对流域下垫面有了更清楚的认 识 为洪水预报模型研究奠定了良好的基础 2 流域历史洪水资料的积累 在很大程度上帮助人们更深刻地认识流域 洪水规律 3 一些新的 适合流域特点的洪水预报模型研究与应用 提高了洪水预 报的精度 4 现代遥测技术 计算机网络化建设的迅速发展大大地提高了洪水预报 信息利用的实时性 5 预报的实时修正技术 也使洪水预报结果在实时调度中的可利用性得 到提高 这些技术进步从实时性和准确性两个方面提高了洪水预报结果的可利用性 本章首先从分析观音阁一莅窝区间洪水预报方案入手 分析洪水预报的误差分 布规律 然后 又重点研究预报调度规划时人们更多关注的大洪水事件 根据浑 太流域洪水成因的相似分析 着重分析了浑太流域大洪水的误差分布 最后 以 这两种分析结果为基础 研究了洪水预报结果对 汛限水位动态控制 的可利用 性 2 2 洪水预报方案研究 2 2 1 单元划分与产流预报模型选取 水库流域洪水预报方案是水库汛限水位动态控制的基础与前提条件 按目前 所形成的梯级水库情况 整个流域的洪水预报方案宜先分成上游水库以上流域与 下游水库区间流域洪水预报方案 然后视各水库的资料情况决策是否再细分单元 一般来讲 如果预报单元划分得越细越有利于考虑地形 地质 降雨等的差异 有可能提高预报精度 但每个单元需要有检验站 从流域目前的基本资料来看 1 0 人连理i 人 专业学位硕十学何论文 每个水库流域 i j 只仃一个预报检验站 因此 宜先以各水库流域为基本单元 进行洪水预报方案的研究 如果预报精度达不到要求 再依据实际情况进行较细 的划分单元的洪水预报方案研究 本文以太子河流域与大伙房水库主干浑河流为例 经比较分析 太子河流域 与大伙房水库主干浑河流域都地处辽宁省的东部 都属于半湿润半干旱地区 下 垫面状况都很相似 降雨分布的特点也很近似 入库洪水都具有山区洪水的特点 因而流域的产流模型选用了大伙房模型 2 2 2 产流计算 大伙房产流模型是8 参数超渗产流计算模型 引用双层入渗曲线进行扣损计 算 并以抛物线描述上层蓄水量和双层下渗率分布状况 以下是大伙房产流模型 概化流程图 图2 1 大伙房产流模型概化流程图 f i g2 lp r o c e s so fd a h u a f a n gf l o o df o r e c a s tm o d e l 跏表层蓄水容量 下层蓄水容量 d o 下层蓄水容量与地下水库蓄水容量 v o 之和 g 不透水面积占全流域面积之比值 观莅水库群汛限水位动态控制研 芒与应用 i 1 一 一 比流域蒸散发能力与大水体蒸发量的比值 彳 表层蓄水容量曲线形状参数 口下渗率抛物线分配曲线形状参数 尽下层下渗曲线曲率 2 3 3 产流参数优选 根据大伙房模型的8 参数问题 以观音阁 莅窝区间的2 3 场历史洪水为基础 对产流模型的参数进行优选 1 洪水预报模型参数的优选方法 因洪水预报模型参数较多 且当前的优化理论与实践又证明 任何优选方法 也不可能寻求出多参数模型最优解 只能求得满意解集 这里把寻求满意解集的 经济与实效性作为评价优选方法的标准 大伙房模型的参数 曾经在物理意义范 围内初设上下限域值 应用增量动态规划法寻优 应用非线性规划法寻优 这次 优选是将原优选参数作为初始值 产流参数以合格率最高为目标 汇流参数以峰 值与峰现时间合格率最高为目标 以人机交互方式进行调试 2 产流模型参数的调试 产流模型参数依据1 9 6 0 年至1 9 8 6 年的2 3 场洪水资料 由于各参数的初值相 差较大 而且变化范围也各不相同 所以将参数归一化 即初值都取为1 0 根据 物理意义将e 6 e 7 e 8 e 9 的变化范围取为0 6 2 0 其它参数取为0 6 5 0 2 3 4 产流模型参数优选成果 按照上述优选方法优选的观 莅区间洪水预报模型产流参数的成果如表2 1 表 2 2 表2 3 表2 1观 经区间洪水预报模型产流参数优选结果表 t a b l e2 1o p t i m i z e dm o d e lp a r a m e t e r so fg u a n y i n g e s e n w or e s e r v o i r g abk s ou 0d o o 0 54 3 3 20 9 0 70 3 5 36 5 8 5 1 6 0 参数意义如前所述 表2 2 观 莅区间洪水预报模型蒸发值优选结果表 单位 m m t a b l e2 2o p t i m i z e de v a p e r a t i o np a r a m e t e r so fg u a n y i n g e s e n w or e s e r v o i r 1 2 大连理 i 人学专业学位硕 学位论文 e 6e 7e 8e 9 1 01 523 8 2 其中 e 6 大于3 0 m m 的降雨时的蒸发值 e 7 大于5 m m 小于3 0 m m 的降雨时的蒸发值 e 8 6 9 月的小于5 m m 的降雨时的蒸发值 e 9 7 8 月的小于5 r a m 的降雨时的蒸发值 表2 3 观 蔓区间洪水预报模型产流参数调试精度表 t a b l e2 3m a n i p u l a t ea c c u r a c yo ff o r e c a s tm o d e lo fg u a n y i n g e s e n w or e s e r v o i r 项目依据洪水次数 精度k 说明 径流深r a i n 2 31 0 0 k 合格 n 合格率 n 合格为合格的洪水次数 径流深f r i t h 2 38 9 9 i 1 一 k n 为实测次数 模拟精度 k 为各场降雨预报径流深相对误差的绝对值 2 3 5 产流预报误差的频率分布 为了研究误差给防洪预报调度带来的影响 须先分析洪水预报误差的分布规 律 对洪水调节能力较强或调洪库容较大的水库 洪量对水库洪水调度起控制作 用 经分析 观 莅两库联调后莅窝水库调节性能提高 设计总库容7 9 1 1 0 8 m 3 设计调洪库容4 5 6 1 0 8 m 3 3 h 设计洪峰1 0 4 0 0m 3 s 扣除正常泄洪2 0 0 0m 3 s 仅 占用2 0 设计调洪库容 可是设计洪水的峰后6 h 前的洪量5 2 2 1 0 8 m 3 相当设计 调洪库容的1 1 4 倍 可见入库洪水总量对水库洪水调度起主要控制作用 为此 针对流域产流预报方案的模拟成果 重点分析产流预报误差的概率分布 根据洪 水预报的特点与水文随机变量的分布规律 利用数理统计中的k o l m o g o r o v s m i r o n v k s 检验法进行非参数的假设检验 检验产流预报误差是否服从正态分 布 1 产流预报误差统计参数计算 根据莅窝水库1 9 6 0 年至1 9 8 6 年的2 3 场实测洪水的产流预报误差样本资料 利用矩法估算产流预报误差系列的统计参数j 和t 3 r 值 为了考虑预报误差中的个 别大点 在通过矩法估算的参数检验分布后 通过适线法确定牙和盯值 见表2 4 配线后的频率曲线见图2 2 配线后产流预报误差频率分布见表2 5 观伎水 r 群汛限水f 证动态控制研究与应用 表2 4 矩法计算与配线后的统计参数 t a b l e2 4s t a t i s t i cp a r a m e t e r so fp i i ic u r v e 项目均值牙 均方差盯 水库 矩法 配线后矩法配线后 莅窝 o 1 7 3 o 2 l9 4 9 31 1 5 5 凝零曲线 糍ti 讧 c i l 1 l h 4 ll 1 5 o l l 鹄 1i 墓 f 弋 弋 一 4 謦l砻誊 l 鼍 l o拳 毒曩罄岱材 臼馨 哮 善 o 薯 期幸 缱 lo 伪 摩慵0 豁 黝哪 图2 2 配线后的频率曲线 f i g 2 2m a n i p u l a t e df r e q u e n c yc u l v e 1 4 搴 摊 铷 搏 蕃 薯 掌 叶 叶 嗡 嗡 岵 火连理r 大学专业 位硕 f 孑位论文 表2 5 配线后产流预报误差频率分布表 正态分布的频率曲线相应坐标值 t a b l e2 5m a n i p u l a t e df o r e c a s t e de l t o ra tr e l e v a n tf r e q u e n c y 大于某误差频率 预报偏大 m m 预报偏小 m m o o l4 3 24 2 8 0 0 24 1 14 0 7 o 0 53 8 23 7 8 o 1 3 5 93 5 5 o 23 3 43 3 1 0 3 33 1 53 1 1 o 53 0 02 9 6 12 7 12 6 7 22 3 92 3 5 5 1 9 21 8 7 1 0 1 5 01 4 6 2 09 9 9 5 3 06 22 9 6 4 03 15 8 5 0 1 0l 2 产流预报误差的分布检验 利用数理统计中的k s 检验法 给定显著性水平口 o 0 5 进行非参数的假设检 验 检验产流预报的误差是否服从正态分布 根据k s 检验法的计算方法 将计 算的各指标值列入表2 6 表2 6莅窝水库洪水预报误差k s 检验各指标计算值 黾b l e2 6k se x a m i nr e s u l t so fs e n w or e s e r v o i rf l o o df o r e c a s t em o d e l x 鼻 似五 4 畋 1 1 9 20 0 4 3 50 0 2 2 50 0 2 2 50 0 2 1 0 2 1 7 60 0 8 7 00 0 3 3 40 0 1 0 10 0 5 3 6 3 1 3 30 1 3 0 4 0 0 8 3 0 0 0 0 3 9 0 0 4 7 4 4 1 2 60 1 7 3 90 0 9 5 60 0 3 4 80 0 7 8 3 5 6 4o 2 1 7 40 2 5 7 30 0 8 3 40 0 3 9 9 6 5 90 2 6 0 90 2 7 3 50 0 5 6 l o 0 1 2 6 7 4 70 3 0 4 3 0 3 1 6 0 0 0 5 5 1 0 0 1 1 6 8 4 10 3 4 7 80 3 4 1 10 0 3 6 80 0 0 6 7 9 2 50 3 9 1 30 4 0 1 10 0 5 3 30 0 0 9 8 1 0加 20 4 3 4 80 4 9 9 70 1 0 8 40 0 6 4 9 观莅水库群汛限水位动态控制研究与应用 1 0 o0 4 7c 30 5 0 7 30 0 7 2 50 0 2 9 0 1 2 1 40 5 2 1 70 5 6 5 40 0 8 7 l0 0 4 3 6 1 32 5 0 5 6 5 20 6 1 2 90 0 9 1 10 0 4 7 7 1 43 70 6 0 8 70 6 5 8 7 0 0 9 3 50 0 5 0 0 1 53 90 6 5 2 20 6 6 6 40 0 5 7 7 0 0 1 4 3 1 64 30 6 9 5 70 6 7 9 70 0 2 7 6 o 0 1 5 9 1 7 4 80 7 3 9 10 6 9 9 80 0 0 4 20 0 3 9 3 1 85 0 0 7 8 2 60 7 0 7 5o 0 3 1 70 0 7 5 2 1 96 30 8 2 6 1 0 7 5 3 70 0 2 8 90 0 7 2 4 2 08 10 8 6 9 6 0 8 0 8 5o 0 1 7 60 0 6 1 0 2 11 1 30 9 1 3 00 8 8 7 0o 0 1 7 40 0 2 6 1 2 21 1 80 9 5 6 50 8 9 5 40 0 1 7 60 0 6 1 1 2 31 9 3 1 0 0 0 00 9 8 0 00 0 2 3 50 0 2 0 0 根据表2 6 计算检验统计量珥 万幸o 1 0 8 4 0 5 2 0 与给定显著性水平 口 0 0 5 下的临界值f 1 3 6 0 比较 结果见表2 7 检验结果表明獯窝水库产流预报 的误差服从正态分布 表2 7 正态分布检验结果表 t a b l e2 7r e g u l a rd i s t r i b u t e de x a m i nr e s u l t so fs e n w or e s e r v o i rf l o o df o r e t a s t em o d e l 项目 水库 样本数计算值 大小允许值是否服从 莅窝 2 30 5 2 0 1 3 6 0 服从 2 3 流域大暴雨洪水预报结果误差分布规律研究 2 3 1 大暴雨的洪水产流预报误差分布研究必要性 从洪水的成因机制上分析可知 若假定降雨遥测系统传递的实际降雨信息趋 于真值 则暴雨洪水的产流预报误差应主要受以下因素约束 1 降雨量的大小 产流误差不可能大于降雨量 2 基于蓄满产流的物理机制 产流预报误差不可能大于流域下垫面的最 大蓄水容量 3 随着降雨量的累计 流域下垫面逐渐趋于饱和 此后降雨产流预报误 差并不一定随着降雨量的加大而增加 基于上述原因 我们除研究所有情况下的洪水预报结果的同时 还研究了对 大洪水预报的误差分布情况 在前述的研究中 分析了观 莅区间洪水预报结果的误差分布规律 在样本选 1 6 人连理1 人学专业学位硕 位论文 取中 选择了全部洪水预报方案的模拟和校正场次洪水预报结果 为研究观 莅区 间的大洪水预报精度 理论上 我们应该选择观 莅区问的大洪水预报结果作为研 究样本 但历史洪水资料中降雨超过1 0 0 m m 的只有1 1 场 难以反映统计规律 因此 依据洪水的成因一致性分析 我们选取浑太流域的预报系列较长的站库大 洪水预报资料作为分析样本 研究分析洪水预报方案对大洪水的预报的误差分布 2 3 2 分析样本的选取 实际分析时选取了浑太流域的莅窝水库 小市站 大伙房水库 汤河水库共4 个站的3 2 场降雨量超过1 0 0 r a m 的大暴雨洪水预报结果作为研究样本 如表2 8 所示 表2 8 浑太流域部份控制站的大暴雨洪水产流预报误差统计表 单位 m m t a b l e2 8f o r e c a s t e de r r o ro fh u n t a ib a s i nh e a v yf l o o d s 实际净雨绝对误差相对 控制站名称洪水编号降雨量 预报净雨误差误差 莅窝水库 5 8 8 l l 1 1 6 14 1 15 31 1 91 1 9 2 8 9 5 莅窝水库 6 5 8 0 3 1 3 3 15 04 7 33 6 0 0 小市站 6 1 7 1 7 1 0 3 9 5 6 4 5 6 5 0 1 o 1 0 1 8 小市站 6 5 8 0 3 1 4 8 45 9 35 2 5 6 86 8 1 1 4 7 小市站 6 9 7 2 8 1 1 9 66 4 47 4 51 0 11 0 1 1 5 6 8 汤河水库 6 2 8 0 8 1 3 7 67 9 97 8 5 1 41 41 7 5 莅窝水库 6 4 8 1 5 1 0 4 38 0 28 10 80 8 1 0 0 大伙房水库 5 3 7 3 0 1 1 3 78 48 9 55 55 5 6 5 5 汤河水库 8 6 8 0 2 1 0 7 88 77 8 3 8 78 71 0 o o 莅窝水库 5 5 7 1 8 1 0 3 38 8 48 5 52 92 9 3 2 8 小市站 8 5 8 1 5 1 1 2 68 8 89 5 56 76 7 7 5 5 稷窝水库 8 5 8 1 9 1 1 9 19 3 61 0 l7 47 4 7 9 l 大伙房水库 5 3 8 2 0 1 0 9 39 5 51 0 26 56 5 6 8 l 莅窝水库 5 4 8 2 3 1 0 7 49 6 29 3 51 51 5 1 5 6 汤河水库 8 5 8 1 9 1 5 5 31 0 0 61 1 91 8 41 8 4 1 8 2 9 大伙房水库 8 5 8 0 5 1 0 5 51 0 4 91 0 2 2 9 2 92 7 6 汤河水库 7 3 7 1 6 2 1 1 51 0 5 41 0 60 6o 6 o 5 7 汤河水库 5 5 7 1 8 1 4 1 41 0 6 11 0 3 5 2 62 6 2 4 5 莅窝水库 8 6 8 0 2 1 3 0 31 1 1 21 1 7 56 36 3 5 6 7 汤河水库 5 3 8 0 9 2 1 1 51 2 01 3 3 51 3 51 3 5 1 1 2 5 莅窝水库 6 4 8 0 8 1 3 9 91 2 51 2 5oo 0 0 0 小市站 6 4 8 0 8 1 6 2 71 4 7 81 4 5 2 82 8 1 8 9 观1 水库群汛i 水位动乏控制研究与应用 汤河水库 7 5 7 3 0 2 2 9 51 4 9 11 4 6 3 1 3 1 2 0 8 人伙房水库 7 1 8 0 3 1 9 0 3 1 5 7 1 5 1 66 3 8 2 徨窝水库 7 5 8 0 1 2 1 1 21 6 51 7 6 51 1 51 1 5 6 9 7 使窝水库 5 3 8 2 l 1 8 7 21 6 8 61 7 01 41 4 0 8 3 大伙房水库 6 0 8 0 4 2 1 0 31 7 3 61 8 17 47 4 4 2 6 大伙房水库 7 5 8 0 1 2 1 8 51 7 71 8 4 57 57 5 4 2 4 汤河水库 6 0 8 0 4 3 2 42 2 9 72 4 81 8 3 1 8 3 7 9 7 汤河水库 5 3 8 1 8 2 7 7 52 3 9 32 5 1 51 2 21 2 2 5 1 0 小市站 6 0 8 0 4 3 0 6 72 9 62 9 71l 0 3 4 莅窝水库 6 0 8 0 4 3 0 0 42 8 52 7 8 772 4 6 平均1 6 7 21 2 5 81 2 8 9 3 36 1 5 9 0 2 3 3 大暴雨洪水产流预报误差的频率分布 2 3 3 1 大暴雨洪水产流预报误差分析结果 对表2 8 中的产流预报误差样本资料 利用矩法估算产流预报误差系列的统计 参数又和盯值 为了考虑预报误差中的个别大点 在通过矩法估算的参数检验分 布后 利用武水开发的p 频率曲线配线软件 得适线后又和仃值见表2 9 配线 后的频率曲线见图2 3 配线后产流预报误差频率分布见表2 1 0 表2 9 矩法计算与配线后的统计参数 t a b l e2 9s t a t i s t i cp a r a m e t e r so fp i i ic u r v eo fh u n t a ib a s i nh e a v yf l o o d s 瀑 均值霄 m m 均方差盯 流域名称 矩法配线后矩法配线后 浑太流域 2 7 5 22 9 0 07 2 9 68 1 2 0 大连理工大学专 i 学位硕 学位论文 图2 3 浑太流域大洪水产流预报误差配线后的频率曲线 f i g 2 3m a n i p u l a t e df r e q u e n c yc u r v eo fh u n t a ib a s i nh e a v yf l o o d s 表2 1 0浑太流域大洪水预报误差配线后产流预报误差频率分布表 t a b l e2 10m a n i p u l a t e df o r e c a s t e de r r o ra tr e l e v a n tf r e q u e n c yo fh u n t a ib a s i nh e a v y f l o o d s 大于某误差频率 预报偏大 m m 预报偏d m m 0 0 13 3 12 7 3 o 0 23 1 62 5 8 0 0 52 9 6 2 3 8 o 12 8 o2 2 2 0 2 2 6 3 2 0 5 o 52 3 81 8 o l2 1 81 6 o 21 9 61 3 8 51 6 31 0 5 l o1 3 37 5 2 09 7 3 9 1 9 观使水库群汛哏水7 麓动态控制研究7j 应用 i 二二 二 二二 工二二二 二二 2 3 3 2 大暴雨洪水产流预报误差的分布检验 利用数理统计中的k s 检验法 给定显著性水平口 0 0 5 进行非参数的假设检 验 检验产流预报的误差是否服从j 下态分布 根据k o s 检验法的计算方法 将计算的各指标值列入表2 1 1 表2 1 1浑太流域大暴雨洪水预报误差k s 检验各指标计算值 t a b l e2 11s t a t i s t i cp a r a m e t e r so fp i i ic u r v eo f h u n t a ib a s i nh e a v yf l o o d s n x 玉 似五 4 吃 1 8 7 0 0 3 2 30 0 7 6 6 0 0 7 6 6 0 0 4 4 3 2 7 o0 0 6 4 5o 1 1 1 40 0 7 9 10 0 4 6 9 3 6 80 0 9 6 80 1 1 6 10 0 5 1 60 0 1 9 4 4 6 0o 1 2 9 00 1 3 6 50 0 3 9 8 0 0 0 7 5 5 3 10 1 6 1 30 2 3 0 00 1 0 0 90 0 6 8 7 6 3 00 1 9 3 50 2 3 3 70 0 7 2 40 0 4 0 2 7 2 90 2 2 5 80 2 3 7 50 0 4 4 0o o l l 7 8 2 90 2 5 8 l0 2 3 7 5o 0 1 1 70 0 2 0 5 9 2 80 2 9 0 30 2 4 1 30 0 1 6 7o 0 4 9 0 1 0 2 7 0 3 2 2 60 2 4 5 2o 0 4 5 10 0 7 7 4 1 1 2 60 3 5 4 80 2 4 9 10 0 7 3 50 1 0 5 7 1 2 1 40 3 8 7 10 2 9 8 20 0 5 6 60 0 8 8 9 1 30 00 4 1 9 4 0 3 6 0 50 0 2 6 60 0 5 8 9 1 4 0 10 4 5 1 60 3 6 5 l0 0 5 4 20 0 8 6 5 1 5o 60 4 8 3 90 3 8 8 50 0 6 3 l0 0 9 5 4 1 60 80 5 1 6 10 3 9 8 00 0 8 5 90 1 1 8 2 1 71 o0 5 4 8 40 4 0 7 50 1 0 8 60 1 4 0 9 1 81 40 5 8 0 60 4 2 6 70 1 2 1 7o 1 5 3 9 1 95 5o 6 1 2 90 6 2 5 6 0 0 4 4 9 o 0 1 2 7 2 06 3o 6 4 5 20 6 6 2 30 0 4 9 4o 0 1 7 1 2 16 50 6 7 7 40 6 7 1 20 0 2 6 10 0 0 6 2 2 26 70 7 0 9 70 6 8 0 10 0 0 2 70 0 2 9 6 2 37 40 7 4 1 9o 7 1 0 30 0 0 0 60 0 3 1 7 2 47 40 7 7 4 20 7 1 0 30 0 3 1 70 0 6 3 9 2 57 50 8 0 6 5o 7 1 4 50 0 5 9 70 0 9 2 0 2 6 1 0 10 8 3 8 7 o 8 1 2 4 0 0 0 5 9 0 0 2 6 3 2 71 1 5o 8 7 l o0 8 5 5 20 0 1 6 50 0 1 5 7 2 81 2 20 9 0 3 20 8 7 4 00 0 0 3 00 0 2 9 3 2 91 3 5 0 9 3 5 5 0 9 0 4 l 0 0 0 0 9 o 0 3 1 4 人连理工大学专业学f 硕士学位论文 i 3 01 8 30 9 6 7 70 9 7 1 10 0 3 5 60 0 0 3 3 3 11 8 4 1 0 0 0 00 9 7 1 90 0 0 4 10 0 2 8 1 l 根据表2 1 1 计算检验统计量见 页木o 1 5 3 9 0 8 5 7 与给定显著性水平 口 0 0 5 下的临界值t 1 3 6 0 比较 结果见表2 1 2 检验结果表明獯窝水库产流预 报的误差服从正态分布 表2 1 2 正态分布检验结果表 t a b l e2 12r e g u l a rd i s t r i b u t e de x a m i nr e s u l t so fh u n t a ib a s i nh e a v yf l o o d s 黧 样本数 计算值大小允许值是否服从 流域名队 徨窝 3 10 8 5 7 z 之 且9 u k z x i a 4 0m m 6 h 日量 1 6 0m m 2 实况 6 月8 日第4 5 期 天气公报 t 两天总降雨量大于1 0 0n l l n 的地点 有 广东台山1 1 2m i l l 深圳2 0 5m l n 汕尾1 4 4m i l l 阳江3 9 4n l l t l 上川岛2 1 8m l n 6 月1 1 日第4 6 期 天气公报 江南华南等地仍有暴雨和大暴雨 降雨量大于1 5 0 m l n 的地点有 湖南南岳1 6 5m i l l 广东佛冈2 2 9m i l l 深圳1 7 4 i l u n 阳江5 8 8m i l l 广西融安2 0 2l 啪 贵州罗甸1 5 1r e a l 造成特大洪涝灾害 阳江市7 个区县市的 3 6 个镇受灾 受灾人口7 8 9 万 直接经济损失2 5 6 亿元 2 莅窝水库以上流域2 0 0 4 年7 月1 2 日暴雨预报与实况比较 1 预报情况 2 0 0 4 年6 月3 0 日1 7 o o 辽宁省气象台发布未来2 4 h 暴雨预报 即7 月1 日8 o o 7 月2 日8 o o 本溪地区 暴雨转中雨 2 实况 6 月3 0 日2 0 7 月1 日1 4 0 0 1 8 h 降雨量为4 9 m m 人连理工人学专业学位硕j f 学何论文 p r e c i p i t t i o ng f s m m 6 h r 曩 y t w e d o b 0 4 1b 2 4 c m t w 酬n o4 2 251 01 62 03 04 0t 7 0 n l l n e c o m 图2 4 北京时间2 0 0 4 年6 月3 0 日8 时欧洲气象中心发布2 4 h 预报降雨等值线图 f i g 2 4g f sf o r e c a s t e d2 4 hr a i