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水库分期汛限水位的风险与效益分析

作　者: 王克彬
导　师: 练继建
学　校: 天津大学
专　业: 水利水电工程
关键词: 风险分析汛限水位防洪调度蒙特卡罗方法随机模拟预报误差调度时滞
分类号: TV697.13
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

我国水资源人均拥有量只有2200 m3 ,扣除难以利用的洪水径流和散布在偏远地区的地下水资源后,人均可利用水资源量仅为900m3,属高度缺水。20世纪末,全国600多座城市中缺水城市已由70年代的几座扩展到现在的400多座,其中严重缺水的城市有108座。我国的水资源问题已经成为影响我国经济发展和社会稳定的关键问题。在现有水资源的基础上,积极治理污染,进行水资源优化调度,充分挖掘水利枢纽的效益和潜力,刻不容缓!在水库的汛期防洪调度过程中,汛限水位是一个很重要的指标,它是水库防洪效益和兴利效益矛盾的结合点。我国北方地区的多数水库,在主汛期由于汛限水位的制约经常发生汛期空库迎汛造成弃水,而汛后又无水可蓄的矛盾局面,使得相当一部分雨洪资源不能得到很好的利用。本文在分析流域水情的基础上,运用模糊集分析法和数理统计法对水库汛期进行分期,利用蒙特卡罗随机模拟方法选取不同汛期水库汛限水位并对其风险效益进行分析,最终给出不同汛限水位方案的风险和效益水平。本文在风险分析过程中,同时考虑坝体自身安全和下游防洪安全。在不同起调水位、不同下游安全泄量的条件下,对不同频率洪水的防洪风险进行计算。在程序设计中,将洪水过程、起调水位、下游安全泄量限制均作为变量,提高程序的通用性。本文以万家寨水库为例,对水库不同汛限水位方案的风险与兴利进行分析评价,给出基于水库防洪风险确定汛限水位的方法,并对预报误差和调度时滞涉及的主要参数进行敏感性分析。根据万家寨水库2004和2005的实际运行资料,在后汛期控制汛限水位在974.0m的条件下,发电效益约155万元,增蓄水量1.707亿m~3。

全文目录

中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-17
  1.1 分期控制汛限水位及其风险分析的必要性和研究意义  8-11
    1.1.1 我国水资源的严峻形势  8-9
    1.1.2 分期控制汛限水位及其风险分析的必要性  9-10
    1.1.3 分期控制汛限水位及风险分析的研究意义  10-11
  1.2 分期控制汛限水位及其风险分析的研究现状  11-14
    1.2.1 国外研究现状  12-13
    1.2.2 国内研究现状  13-14
  1.3 分期控制汛限水位及其风险分析中存在的问题  14-15
  1.4 本文的主要研究内容  15-17
第二章水库汛限水位风险分析模型  17-33
  2.1 风险的概念  17-18
    2.1.1 广义风险的概念  17-18
    2.1.2 水库汛期防洪调度风险定义  18
  2.2 水库汛期防洪调度风险效益识别  18-20
    2.2.1 风险源识别  18-19
    2.2.2 风险识别  19
    2.2.3 效益识别  19-20
  2.3 汛限水位风险分析模型的优点  20-22
  2.4 水库汛期分期方法  22-24
    2.4.1 成因分析法  22
    2.4.2 数理统计法  22
    2.4.3 模糊集分析法  22-24
  2.5 建立汛限水位风险分析模型及其效益计算方法  24-29
    2.5.1 洪水过程随机模拟  24-25
    2.5.2 人为调度时滞随机模拟  25
    2.5.3 洪水预报误差模拟  25
    2.5.4 汛限水位风险处理方法  25-28
    2.5.5 水库效益计算  28-29
  2.6 风险效益综合评价体系  29-32
  2.7 本章小结  32-33
第三章风险因素蒙特卡罗随机模拟  33-45
  3.1 蒙特卡罗随机模拟技术简介  33-34
  3.2 数理统计基本概念  34-35
    3.2.1 概率分布密度  34-35
    3.2.2 χ~2 拟合检验  35
  3.3 常用概率分布随机序列模拟拟合检验  35-40
    3.3.1 均匀分布随机序列模拟  36
    3.3.2 三角分布随机序列模拟  36-37
    3.3.3 梯形分布随机序列模拟  37-38
    3.3.4 正态分布随机序列模拟  38-39
    3.3.5 对数正态分布随机序列模拟  39-40
    3.3.6 皮尔逊Ⅲ型分布随机序列模拟  40
  3.4 模型检验  40-41
    3.4.1 生成序列的检验  40
    3.4.2 调度过程检验  40-41
  3.5 程序设计  41-44
    3.5.1 具体问题处理方法  41-42
    3.5.2 控制指标的选定  42
    3.5.3 调洪演算步骤  42-44
  3.6 本章小结  44-45
第四章应用实例—万家寨水库分期汛限水位风险效益分析  45-70
  4.1 万家寨水库概况及调度原则  45-47
    4.1.1 万家寨水库工程概况  45-46
    4.1.2 万家寨水库调度原则  46-47
  4.2 万家寨水库汛期分期  47-54
    4.2.1 水情状况——成因分析法  47-48
    4.2.2 水情分析——数理统计法  48-51
    4.2.3 模糊统计分析  51-54
  4.3 万家寨水库分期汛限水位风险分析方案  54-55
  4.4 主要风险因素模拟  55-58
    4.4.1 预报误差随机模拟  56
    4.4.2 水库防洪调度时滞随机模拟  56-57
    4.4.3 洪水过程的随机模拟  57-58
  4.5 模型计算结果  58-68
    4.5.1 只考虑坝身安全的风险分析  58-60
    4.5.2 考虑安全泄量条件下的坝身安全风险分析  60-68
  4.6 不同起调水位的效益计算  68-69
  4.7 本章小结  69-70
第五章风险评估对风险因素的敏感性分析  70-79
  5.1 预报误差对调度风险的敏感性分析  70-76
  5.2 调度时滞对调度风险的敏感性分析  76-78
  5.3 本章小结  78-79
第六章结论与展望  79-82
  6.1 结论  79-80
  6.2 展望  80-82
参考文献  82-85
发表论文和科研情况说明  85-86
致谢  86

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