[发明专利]一种基于三阶段风险对冲规则的实时防洪调度方法

说明书

本发明公开了一种基于三阶段风险对冲规则的实时防洪调度方法，包括，S1、由历史预报信息确定可靠预见期，并将整个洪水预报时段划分为三个阶段；S2、构建基于三阶段风险对冲规则的实时优化调度模型，并将该模型分为外层两阶段模型和内层两阶段模型；S3、求解外层两阶段模型，确定用于可靠预见期的防洪库容；S4、在用于可靠预见期的防洪库容基础上，求解内层两阶段模型，确定用于当前时段的防洪库容；S5、根据库容水位曲线以及水库泄洪能力曲线，计算出当前时刻的出库流量。优点是：充分利用了径流预报信息，对预报时间进行三阶段划分更为详尽地模拟了预报不确定性，在挖掘了水库防洪能力的同时也改善了水库对洪水资源的利用。

技术领域

本发明涉及水库防洪调度管理技术领域，尤其涉及一种基于三阶段风险对冲规则的实时防洪调度方法。

背景技术

全球气候变化下洪水极端事件频发，利用水库实时调度一方面可削减洪峰、滞留洪水以降低洪水损失，另一方面也可充分调蓄洪水，提高水资源利用效率。对于多数大型水库而言，水库同时兼具有防洪、发电、供水等多重调度目标。在洪水期间，水库防洪的目标要求水库尽可能的维持低水位、少蓄水，而水库发电等兴利目标则希望水库尽可能地维持高水位运行，各目标之间存在明显的竞争关系。因此，通过改进实时防洪调度在保证洪水安全前提下尽可能提升洪水资源利用效率具有现实意义。

由于水库调度所依据的预报信息具有不确定性特征，实时防洪调度不可避免的存在决策风险。当预报的洪水比实际更早时，过早的预泄使得水库可能无水可用，反之，当预报的洪水比实际要晚时，水库防洪库容偏小、防洪能力不足。要改善这一问题，做好径流预报并充分利用好预报信息是关键。以往研究中，综合当前与未来预报不确定性、采用两阶段风险对冲规则的实时调度方式得到了学术界的广泛关注和认可。风险对冲方式通过平衡当前与未来两阶段的边际风险，以最小化整场次洪水损失为目标，实时决策出当前时段的水库泄水方案，具有一定的经济学理论基础。研究表明，该调度方式对同时改善多目标水库的防洪和水资源利用效率具有显著效果。

尽管如此，随着径流预报技术的不断提升，传统的两阶段预报时段划分方式其弊端逐渐凸显。两阶段的划分方式假定未来阶段的预报相对误差不随时间变化，具有同一预报水准，且水库入库预报相对误差可由同一概率密度函数进行模拟。然而，在防洪预报实践中，根据预报方式的不同，预报时段一般分为三阶段。其中第一阶段即当前调度时段，对应于观测入库流量，该阶段的预报误差主要为观测误差；第二阶段对应于由观测降雨和陆面水文模型所预报的入库流量，该阶段的预报误差主要来自于水文模型；第三阶段则是基于降雨预报和水文模型预报的入库流量，该阶段的预报误差同时包括气象模型和水文模型的误差。由于预报信息来源的显著差异，不同阶段的预报入流其不确定性也明显不同。因此，传统采用两阶段的预报时段划分方式不能很好地描述预报误差随时间的动态变化过程，在洪水资源利用和水库防洪能力的发挥方面都存在明显的不足。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于三阶段风险对冲规则的实时防洪调度方法，从而解决现有技术中存在的前述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于三阶段风险对冲规则的实时防洪调度方法，所述方法包括，

S1、由历史预报信息确定可靠预见期，并将整个洪水预报时段划分为三个阶段；

S2、构建基于三阶段风险对冲规则的实时优化调度模型，并将该模型分为外层两阶段模型和内层两阶段模型；

S3、求解外层两阶段模型，确定用于可靠预见期的防洪库容；

S4、在用于可靠预见期的防洪库容基础上，求解内层两阶段模型，确定用于当前时段的防洪库容；

S5、结合用于可靠预见期的防洪库容和用于当前时段的防洪库容，根据库容水位曲线以及水库泄洪能力曲线，计算出当前时刻的出库流量。