[发明专利]一种水库防洪调度风险分析方法

说明书

本发明涉及水库防洪调度风险分析方法，公开了水库防洪调度维纳过程及其随机微分风险分析方法。包括以下步骤：(1)分析防洪调度中存在的各种不确定性；(2)建立水库调洪演算随机微分方程；(3)建立水库防洪调度风险评估模型；(4)对水库防洪调度风险进行计算与分析。本发明考虑了多种不确定性对水库防洪调度的影响，分析了水库调洪过程中各时刻水位波动情况，推求了防洪调度水位超限风险解析表达式，攻克了传统水库调洪演算随机微分理论中未考虑多元不确定性和时变随机扩散项的理论瓶颈，完善了基于随机微分方程的水库防洪调度风险分析方法。

技术领域

本发明涉及水文学中水库防洪调度风险评估领域，更具体地，涉及一种水库防洪调度风险分析方法。

背景技术

水库防洪调度过程中，存在诸多不确定性因素：如预报不确定性、下泄流量不确定性和水位-库容曲线的不确定性等。这些不确定性会给防洪安全带来了一定的影响，并且会导致防洪风险。目前，防洪风险的评估方法主要是随机模拟方法和解析法，其中随机模拟方法是通过对不确定性进行随机模拟，进而进行大量的模拟调度，最后统计模拟调度结果中超过某一水位即流量的概率来计算风险，但此方法达到可靠精度所需计算量较大；解析法主要是推导水库功能函数及其分布函数进而计算风险率，传统解析方法难以解决功能函数无显式解析表达式的防洪调度问题，且无法考虑不确定性间的相关性。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于解决现有防洪风险的评估方法中随机模拟方法达到可靠精度所需计算量较大，以及传统解析方法难以解决功能函数无显式解析表达式的防洪调度问题，且无法考虑不确定性间的相关性的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种水库防洪调度风险分析方法，包括以下步骤：

(1)确定防洪调度中存在的各种不确定性因素，所述不确定性参数包括：洪水预报不确定性因素、下泄流量不确定性因素和水位-库容曲线的不确定性因素；

(2)基于所述不确定性因素建立水库调洪演算随机微分方程，求解所述随机微分方程，并基于求解的结果确定水库各个时刻水位的期望和方差；

(3)建立水库防洪调度风险评估模型，以基于极端洪水事件的发生概率、水库各个时刻水位的期望和方差确定水库防洪调度风险值。

可选地，所述步骤(1)具体包括如下步骤：

(1.1)洪水预报不确定性：

式中，为水库t时刻预报流量；Q(t)为水库t时刻实测流量；ξ₁(t)为t时刻洪水预报相对误差，假定各时刻相互独立且服从正态分布σ_Q为相对预报误差的均方差；

(1.2)下泄流量不确定性：

式中，为水库t时刻实际下泄流量；q(t)为水库t时刻由调度规程确定的下泄流量；ξ₂(t)为t时刻下泄流量相对误差，假定各时刻相互独立且服从正态分布σ_q为下泄流量相对误差的均方差；

(1.3)水位-库容曲线的不确定性：

V(t)＝G(H(t))+ξ_v

式中，V(t)为水库t时刻库容；H(t)为水库t时刻水位；G(·)为水库水位-库容曲线；ξ_v为水位-库容曲线误差，假定服从正态分布σ_v为水位-库容曲线误差的均方差。

可选地，所述步骤(2)具体包括如下步骤：

(2.1)将整个调度期划分为T个时段，第i+1个时段的起点时刻记为t_i时刻，终点时刻记为t_i+1时刻，建立水库调洪演算随机微分方程：