基于雨洪预报信息的防洪决策风险分析方法研究

研究了基于洪水预报信息的防洪决策风险分析方法,对长江三峡至螺山河段的防洪系统是否启用分蓄洪区的各种防洪决策方案,给出了决策风险的定量描述。     

长江防洪决策支持系统——防洪知识库系统

防洪决策是一项十分复杂的决策性思维活动,它不仅需要大量数据型信息的支持,而且还需要大量文档型信息的支持.在分析防洪决策全过程对各种文档信息需求的基础上,广泛收集各种有关文档资料,经过整理分类,确立了防洪知识库的信息组织体系,然后在Windows系统下,利用它的联机帮助系统,通过创建帮助文件的方式建立了长江防洪知识库系统.该系统具有用户界面友好直观,操作简便,可为防洪决策者提供方便快捷的文档信息支持.     

长江防洪决策支持系统——决策方案管理系统

在分析防洪决策特点的基础上,以长江防洪决策支持系统为例,设计开发了具有生成新方案、删除旧方案、选择方案、选择模型、设置模型参数、运行模型、查询显示运行结果、给出方案描述、比较多种方案等功能的防洪决策方案管理系统(DCMS,Decision Case Management System),并对实现这一系统的技术途径作了描述.     

长江防洪决策支持系统总体设计

在分析总结长江中下游防洪经验和防洪决策流程的基础上,充分考虑技术的先进性,针对长江防洪决策支持系统的开发,提出了具有系统结构合理、软件设计先进、实用性强、扩充性好、适应实时要求特点的总体设计,确定了系统的开发原则.据此,拟定了系统的逻辑结构;以数据库、知识库作为信息基础,通过总控程序构筑系统运行环境,实现信息查询和防洪调度的功能.信息查询以灵活多样的查询方式、形象直观的表达形式来实现对实时水雨工情、洪水预报结果等信息的快速查询;防洪调度侧重运用洪水演进和调度模型对预案进行水情仿真,为决策者提供汛情发展事态信息.为对模型库进行有效的管理,提出建立决策方案管理系统的设计方案.为适应软件技术的最新发展趋势,选择了起点高、开发难度大的视窗软件系统作为系统的软件环境,实现了图形用户界面技术,使界面友好直观,操作灵活方便.     

防洪减灾风险管理之思辨

分析梳理了防洪减灾风险、风险及其分析、风险管理和治理等概念,指出防洪减灾理念从20世纪早期的"控制洪水"到20世纪后期的"减小洪灾损失"再到21世纪初的"降低洪灾风险"的演变,与防洪减灾形势、社会公共管理水平等密切相关;防洪减灾风险源于洪水时空变化的不确定性、承灾体的不确定性和防灾减灾措施实际效果的不确定性等,需要根据具体问题做具体分析;防洪减灾风险管理指采取多方参与方式,在洪灾发展周期的不同阶段,针对多种不确定性,综合分析各种风险,力求做出相对科学的决策。在防洪减灾风险管理的研究和实践中,应重视有关人文因素及其不确定性、构建风险分析文化的重要性。     

长江三峡工程防洪效益风险分析研究

在传统防洪效益计算的数学模型基础上,综合分析了水文、水流、工程施工和运行管理等多种不确定性,建立了长江中游防洪系统防洪效益的风险分析模型。计算结果表明,防洪效益的分布合理地反映了各种不确定性因素的综合影响,采用不同风险对应的防洪效益较未考虑各风险因子的不确定性时的防洪效益更加科学,更加合理。     

防洪系统风险决策与管理的研究现状分析

从防洪系统风险的基本概念出发，分析了防洪风险的性质，在洪水风险管理、防洪堤、水库大坝以及其他建筑物工程风险、洪水预报调度风险等诸多方面分析了当前的研究情况，对防洪系统的风险管理提出了几点建议。     

考虑降雨预报误差的防洪风险调度

本文提出利用２４ｈ降雨预报的水库防洪调度的风险指标及其近似求解方法，即蒙特卡罗和观频率假定法，每种方法都结合丰满水库降雨预报洪水调度进行叙述．     

水库防洪实时补偿调度风险分析

在假定水库放水河道洪水演进误差和区间来水洪峰预报误差符合正态分布N(0,α)的基础上,提出了水库防洪实时补偿调度的风险分析方法;分析了峰现时间误差对防洪补偿效果的影响,并提出了基于峰现时间误差组合的防洪控制断面洪峰流量变化区间分析方法;通过算例,阐释了所提出方法对实时防洪决策的辅助作用.     

防洪体系系统风险评估模型研究

防洪体系系统风险评估方法研究是当前几个难点和关键问题之一.根据系统可靠度理论,定义了防洪体系的失事序列,基于失事序列建立了防洪体系系统风险评估模型,以算法形式给出了主要失事序列的通用识别方法,建立防洪体系的主要失事树.并根据防洪体系系统风险评估模型的特点,采用有效的限界措施改进了识别算法,提高了识别过程的计算效率.通过算例研究表明,由于自然风险转移和人为风险转移的作用,重要工程对防洪体系系统风险的贡献远比单独评估工程自身得到的风险小.     

防洪减灾预警系统建设探讨

我国地域广阔,河流众多,历史上"三年一大灾,两年一小灾"是我国洪水灾害的特点之一。通过对防洪预警建设必要性分析,对防洪预警系统组成中的防汛信息采集系统、数据存储与管理系统、防洪综合信息服务系统、防洪预报预警系统和防洪决策支持系统进行论述说明,并对防洪预警系统建设前景进行阐述讨论,提升防汛会商能力,提高防汛抗旱调度指挥决策的科学性、主动性、及时性,正确地对防汛形势做出分析,对发展趋势做出预测、预报,可以为河流规划及流域经济发展提供优质服务。     

三峡水库建成后长江中下游防洪战略思考

三峡水库建成后,长江中下游防洪形势显著改善,但由于经济社会发展,防洪要求的提高和江湖关系的变化,长江防洪形势发生了一些新的变化。以1954年和1998年典型大洪水为例,分析了三峡水库建成后长江中下游防洪形势出现的新变化,讨论了长江中下游蓄滞洪空间格局调整及江湖关系变化对于防洪的影响。根据长江水沙变化、河道演变、水库群调控和分蓄洪区使用几率变化等出现的新问题,提出未来防洪战略及对策。结果表明:三峡建成后,百年一遇以下洪水防御形势明显好转,而百年一遇以上特大防洪的防洪形势仍然严峻,洪水风险主要转移到水库群上;今后需要在加强蓄滞洪区建设的基础上,重点推动防洪非工程措施建设,以减轻特大洪水带来的灾害损失。     

考虑水文预报误差的三峡水库防洪调度图

分析三峡水库入库流量短期预报结果,采用非参数方法估算预报相对误差的概率密度函数。以防洪为目标,同时兼顾发电、通航等要求,建立了防洪调度模型,采用差分进化算法求解,得到了汛期防洪优化调度图。通过比较不考虑预报、现有预报方案、准确预报3种情况的调度结果,分析了水文预报误差对防洪调度的影响。结果表明,无论考虑预报与否,与现有设计方案相比,汛期防洪优化调度图的发电量都增加,弃水减少,削峰率有所提高;而考虑预报信息有助于调控洪水,提高预报精度有助于增加水库抵御大洪水风险的能力;基于模拟现行作业预报方案,汛期防洪优化调度图比设计调度方案发电量增加5.3%,弃水减少5.9%,削峰率提高1.7个百分点,防御1000年一遇设计洪水的能力大大提高。     

水库防洪实时调度决策模糊推理神经网络模型及其应用

水库防洪实时调度决策方法是研究水库调度问题的主要内容。针对传统方法研究不系统、不全面、不能综合利用面临时刻所有信息、不具有学习功能等缺点，提出了水库防洪实时调度决策模糊推理神经网络模型，它在一定程度上较好地解决了这个问题。用大伙房水库75704次、85804次洪水调度作为计算实例，取得了比较理想的效果。     

防洪实时风险调度模型及应用

在水库下游防护断面遭遇超标准洪水或水库遭遇超标准洪水按规划调度原则泄量将超过下游防护断面安全泄量时,提出了一种水库减免下游洪灾损失的防洪实时风险调度模型,并提出了水库防洪允许极限风险率确定的原则,可供实时选择水库泄量时使用,为决策提供有依据的信息。还举了一应用算例,应用效果较好。     

长江中下游实时洪水预报模拟

以长江中下游防洪系统为对象,概述了在大型复杂防洪系统水沙运动数值模拟基础上,成功地将面向长江中下游防洪规划论证需求的水沙数学模型转化为面向长江防洪系统防汛方案评估需求的长江中下游实时洪水预报数学模型.为适应实时预报调度快速、准确评估的要求,提出了基于水动力学的循环滚动计算模式和实时校正模式.实现了水文学实时校正方法与水动力学数学模型的耦合,建立了基于水动力学的实时校正模式和分洪溃口洪水预报模式.通过长江中下游防汛期间的试运行,较好地解决了洪水预报误差校正和分洪溃口后洪水预报等关键难题,为防汛方案的制定和实时洪水调度方案优化提供了技术支撑,主要成果已应用于长江中下游防汛调度方案中.     

长江中游洞庭湖防洪系统水流模拟——Ⅰ．建模思路和基本算法

针对长江中游洞庭湖防洪系统规模庞大、水流复杂、资料短缺和预报时限紧迫的实际条件,提出了具有层次和模块结构特点、一维与二维水流模拟、水力学与水文学方法、理论模型与补充信息相结合的建模途径.所建模型的湖泊部分采用无结构网格二维非恒定流高性能有限体积格式,以适应湖区复杂的边界形状和保持水量平衡;河网部分采用一维非恒定流守恒型显格式,避免隐格式矩阵算法的复杂性,同时有利于与二维模型的耦合及与各种复杂连通关系的显式连接.这种一、二维混合非恒定流模型可用于长江干流、洞庭湖河网及湖泊、堤垸区的洪水演进和防洪调度的水流仿真.     

长江中游洞庭湖防洪系统水流模拟——Ⅱ．模型实现和率定检验

在长江中游洞庭湖防洪系统水流模拟模型的建模思路和基本算法的基础上,侧重讨论建模过程中遇到的内、外边界条件的特殊处理、洪水实时预报校正模型的应用、资料处理和模型数据的拟定等重要环节,强调了有关处理及其与模型基本算法的磨合在复杂水流模型中的重要作用.采用80年代两场实测洪水对所建模型进行了率定和检验.结果表明,所建模型清晰地重现了长江中游--洞庭湖区的洪水动态演进过程,得到了总体趋势合理的水位分布和流速或流量分布;模拟的控制站水位、流量过程与实况比较,峰谷完全对应,过程吻合良好,精度满足防洪预报和分析的要求,能够较好地模拟洪水波在这样复杂水系中的水流特征.     

汾河防洪专家系统的设计与应用

汾河中游防洪决策支持系统是以管理科学、运筹学、控制论和行为科学为基础,以计算机、仿真技术和信息技术为手段,是辅助管理决策人员在防洪决策活动中,具有智能作用的人一机网络系统。系统由图文信息系统、历史暴雨洪水、雨情水情测报、洪水预报调度、人工演绎系统、智能辅助系统、数据管理系统、操作使用说明等8个部分组成。汾河防洪专家系统是该系统的智能分析部分。本文着重阐述了汾河防洪专家系统的设计思想和实现途径、建立防洪专家知识库的步骤和技巧,以及系统的运行和扩展。     

复杂边界条件多洪源防洪保护区洪水风险分析

为了定量获取防洪保护区在多洪源和复杂边界条件下的溃堤洪水风险信息,以非恒定流控制方程为理论基础,建立了多洪源一维河网水动力学模型和防洪保护区二维洪水演进模型,利用溃坝模型实现河道与保护区的耦联,并采用局部网格加密和相似建筑物模拟等方法处理保护区内道路等复杂边界的导阻水作用。利用所建模型模拟了长江、汉江和东荆河3种不同洪水来源, 在4种不同位置溃堤情况下汉南至白庙长江干堤防洪保护区的洪水淹没情景,采用基于淹没水深的损失率关系法对比分析了4种计算方案的淹没面积、经济损失和受灾人口。结果表明:模型构建合理、稳定性和适应性好,复杂边界对洪水演进过程影响明显,不同洪源溃堤情形的风险信息差异较大;在计算条件下,以长江发生1954年型300年一遇洪水向新溃口情形下的淹没损失最严重,其淹没面积达3 790 km2,受灾人口为196.8万人,经济损失约802亿元。研究成果可为洪水风险管理与避洪转移决策提供有力的技术支撑。