[发明专利]考虑误差相关性的水库实时防洪调度风险解析计算方法

权利要求书

1.考虑误差相关性的水库实时防洪调度风险解析计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)建立不确定性因素的数学表达式，所述不确定因素包括水库入库流量随机过程、入库流量预报误差相关系数、水库出库流量随机过程、水库蓄水量随机过程和水库水位随机过程五个随机过程；并将水库入库流量随机过程表示为其均值叠加上时变的入库流量预报误差随机过程；将入库流量预报误差相关系数表示为相邻时刻水库入库流量预报误差的协方差与均方差的比值；将水库水位随机过程表示为其均值叠加上时变的水位误差随机过程；将各时刻水库出库流量随机过程和蓄水量随机过程分别表示为水库水位随机过程的分段线性拟合函数；

(2)综合水文不确定性、水力不确定性、以及参数不确定性，建立考虑水库入库流量、入库流量预报误差相关系数、水库出库流量、水库蓄水量和水库水位不确定性的水库调洪演算随机微分方程，采用差分计算解析得到各时刻水库水位误差的计算公式，并且通过水库水位误差的计算公式求解得到各时刻水位误差的均值和方差的计算公式；

(3)以水库水位随机过程超过控制水位的概率表征各时刻水库实时防洪调度风险，以各时刻水库实时防洪调度风险的最大值表征整个洪水过程的总风险；根据水库水位均值和水位误差的均值和方差，通过正态分布的积分计算，解析得到各时刻水库实时防洪调度风险；比较各时刻水库实时防洪调度风险，将其最大值作为整个洪水过程的总风险；

(4)获取水库的实时运行数据，实时预报入库流量过程及入库流量预报误差分布参数和入库流量预报误差的相关系数；根据防洪调度规则计算水库水位随机过程的均值过程、水库出库流量随机过程的均值过程以及水库蓄水量随机过程的均值过程；根据水位误差的均值和方差计算公式，采用递推算法、逐时段递推计算各时刻水位误差的均值和方差，通过正态分布的积分解析得到各时刻水库实时防洪调度风险；比较各时刻水库实时防洪调度风险，将其最大值作为整个洪水过程的总风险。

2.根据权利要求1所述的考虑误差相关性的水库实时防洪调度风险解析计算方法，其特征在于，所述步骤(2)包括如下步骤：

(2.1)定义E[η(t)]为t时刻水库水位误差的均值，将水库随机水位过程表达为水库水位均值过程加上水位误差过程，其中水库水位误差的均值计算公式如下：

E[η(t)]＝h₁(t)E[η(t-1)]+h₂(t){E[ξ(t-1)]+E[ξ(t)]}+h₃(t)(1)

其中，

式中，E[ξ(t)]为t时刻入库流量预报误差的均值，a(t)、b(t)为t时刻水库出库流量随机过程的线性拟合参数，c(t)、d(t)为t时刻水库蓄水量随机过程的线性拟合参数，Δt为时段长，为t时刻水库水位随机过程的均值，为t时刻水库入库流量随机过程的均值；

(2.2)定义D[η(t)]为t时刻水库水位误差的方差，计算公式如下：

其中，D[ξ(t)]为t时刻水库入库流量预报误差的方差，D[ξ(t-1)]为t-1时刻水库入库流量预报误差的方差，ρ_{ξ(t),ξ(t-1)}为t时刻和t-1时刻水库入库流量预报误差的相关系数。

3.根据权利要求1所述的考虑误差相关性的水库实时防洪调度风险解析计算方法，其特征在于，所述步骤3包括如下步骤：

(3.1)定义水库实时防洪调度风险Risk(t)为水库水位随机过程超过水库水位安全阈值的概率，计算公式为：

其中，Risk(t)表示t时刻的水库实时防洪调度风险；Z(t)表示t时刻的水库水位随机过程；η(t)为t时刻水库水位误差，为t时刻水库水位随机过程的均值；E[η(t)]为t时刻水库水位误差的均值；D[η(t)]为t时刻水库水位误差的方差；Z_C(t)表示t时刻的水库水位安全阈值，可以取水库的设计洪水位、校核洪水位或者水库坝顶高程；

(3.2)定义TRisk为整个洪水过程总风险，计算公式为：

其中，T为整个洪水过程的总时段数。

4.根据权利要求1所述的考虑误差相关性的水库实时防洪调度风险解析计算方法，其特征在于：所述步骤4包括如下步骤：

(4.1)获取水库的实时运行数据和实时预报入库流量过程及其误差分布信息；

(4.2)根据水库的防洪调度规则进行水库调洪演算，计算水库水位均值过程和水位误差分布过程；

(4.3)设置水库水位安全阈值，应用水库实时防洪调度风险模型计算各时刻水库实时防洪调度风险和整个洪水过程总风险。