水文预报与防洪调度
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水文预报与防洪调度
防洪水库调度
本章内容
水库防洪调度概述 防洪调度 防洪预报调度概述 分期洪水防洪调度 水库群的防洪调度
第一节 水库防洪调度概述
水库防洪调度的目的：运用水库的调蓄能力，按来水蓄水 实况和水文预报，有计划地对入库径流进行蓄泄。在保证 工程安全的前提下，根据水库承担任务的主次，按照综合 利用水资源的原则进行调度，以达到防洪、兴利的目的， 最大限度地满足国民经济各部门的需要。 水库调度的主要内容： 拟定水库调度方式 编制水库调度计划及确定各项控制运用指标 进行面临时段的实时调度等
图1 拦洪库容位置图 ▽1—设计洪水位；▽2—正常蓄水位；▽3—防洪限制水位 ▽4—死水位；①—兴利水位；②—拦洪库容
水库洪水调节示意图
防洪调度系统
海河流域防洪调度系统业务支持平台及永定、子牙 河调度子系统
雷达测雨
防洪抢险调度子系统
三维模拟子系统
第二节 防洪调度
水库下游具有防洪要求的调度方式 1）固定泄量调度方式 2）补偿调度 3）经验调度 确保大坝安全调度方式 当水库承担有下游防洪任务时，在防洪调度中，在来水 不超过下游防洪标准时，应保证下游防洪安全。
防洪库容的分配
1）按各水库蓄洪抵偿系数分配 2）按各水库总兴利效益最大或总兴利损失最小原则分配 3）按总计算支出最小分配
水库群防洪调度方式
固定下泄量方式 当防洪控制处的洪水主要由各库来水决定，且担任同一处 防洪任务的各水库洪水基本同步时，可采用固定下泄量方 式进行洪水调节。这种调洪方式中与单级固定下泄量防洪 调度方式类似。
防洪调度计划中需注意的问题
要考虑各种可能影响泄洪的因素 尽可能使泄量逐步增大或减少，避免突变 应当实行：“大小多放，小水少放，常遇洪水适当调蓄” 的原则
第三节 防洪预报调度概述
防洪预报调度：为了充分发挥水库的效益，使防洪与兴利 尽可能地结合起床，利用预报进行水库防洪调度。 目的： 从水库规划设计角度 从已建成水库的防洪控制运用角度
判别条件的选择
库水位判别
入库流量判别 峰前蓄水量判别
非常泄洪设施的标准与启用条件
选择的原则为：失事后对下游将造成较大灾 害的大型水库、重要的中型水库以及特别重要 的小型水库，当采用土石坝时，应以可能最大 洪水（PMP）作为非常运用洪水标准；当采用 混凝土坝、浆砌石坝时，根据工程特性、结构 型式、地质条件等，其非常运用洪水标准较土 石坝可适当降低。
分期设计洪水问题
分期确定后，根据分期的时间界限，分别进行洪水统计， 进行水文计算；拟定出分期设计洪水过程线；并将分期设 计洪水过程线与全年最大设计洪水过程线作比较。 当按分期设计洪水定出的最大防洪库容小于按全年最大设 计洪水过程线算出的防洪库容时，如果采用前者进行防洪 调度似乎不够安全，又似乎降低了防洪标准
2）按水库调度研究的方法分
常规调度：按水库保证出力运行方式绘制水库常规调度图， 按常规调度图来指导水库的实际运行。如漫湾电站的水库 调度。 优化调度：是运用系统工程优化方法，将水库的调度问题 处理成系统工程优化问题，用优化技术确定水库的最优决 策，使水库获得最大的调度效益。
水库特征水位
防洪库容与兴利库容的相对位置
水库群防洪调度方式
补偿调度方式 V防，甲 = Q甲 Q允 q乙 Q区 t t 若共同担任同一处防 洪任务的各水库洪水组 成同步性较差，或各水 库入库洪水与防护区区 间洪水组成多变，应由 防洪控制处的洪水情况 决定各库的泄洪量，即 需采用对区间洪水进行 补偿调节方式。
第五节 水库群的防洪调度
水库群由于水库参数间密切联系、相互影响以及各水 库上、下游的防洪要求，其防洪调度远比单一水库复杂。 水库群的防洪调度无论在理论上与实践上均越来越受到重 视，下面主要叙述水库群防洪调度的一般原则和一些主要 问题。
水库群的防洪库容
总防洪库容的确定 V总=（1.1~1.3）Vc
一般处理方法为以全年最大设计洪水代替各分期设计洪水 时最大者，或经过分析，将全年最大设计洪水用于汛期中 洪峰发生最频繁、量级最大的时段，其余各期则用分期计 算结果
分期防洪限制水位的确定
分期设计洪水确定后，即可根据水库的具体情况 ，选择合格的调洪计算方法与防洪调度方式，进 行调洪演算，求得各期所需的防洪库容。
1
t2
水库群防洪调度方式
固定下泄量方式 当防洪控制处的洪水主要由各库来水决定，且担任同一处 防洪任务的各水库洪水基本同步时，可采用固定下泄量方 式进行洪水调节。这种调洪方式中与单级固定下泄量防洪 调度方式类似。
串联水库的防洪调度方式
设甲、乙两串联水库共同担任丙处的防洪任务。若甲 、乙两库调洪性能相差较大，且乙库防洪性能较高，应以 调洪性能较高的水库为补偿水库，调洪性能较低的水库可 按单独运行方式调节洪水。若甲、乙两水库调节性能相差 不多，则应考虑甲库入库洪水，甲、乙库区间洪水与丙处 洪水，三者洪水组合情况确定蓄泄次序，这是一种相当复 杂的问题，当丙处发生大洪水需要水库拦蓄时，一般应甲 库先蓄，甲库无能力时，则乙库拦蓄。若甲库和甲乙区间 同时遭遇较大洪水，也可采用甲乙两库均匀分担对丙处洪 水进行补偿调节。
第四节 分期洪水防洪调度
在汛期中根据各期间设 计洪水的大小及其他条 件，留出不同的防洪库 容，即各时期防洪限制 水位不同
分期的原则
气象成因规律的分析。
统计洪水出现的规律
当洪水的大小在整个汛期无明显差异，如果下游允许泄量 、预报预见期及精度等方面各时期不同，也可以采用不同 防洪限制水位
水库调度的分类
1）按水库调度研究的目标划分：
★防洪调度：利用水库的蓄泄能力对入库洪水进行蓄泄控制、拦 蓄洪水、削减洪峰、消除或减少洪水灾害，使洪水造成的损失 最小。 ★发电调度： ☆长期调度：以一年为调度周期，以月、旬或周为计算时段，研 究一年内各时段的运行方式。 ☆中短期调度：一般以月、旬或周为调度周期，以天或小时为计 算时段，研究一月、旬或一周内每天或每小时水库的发电出力。 ☆发电厂内的经济运行：机组负荷分配 耗水量最小 ★灌溉调度：农田灌溉用水调度。 ★供水调度：居民、城镇、企业生产生活供水调度。
考虑短期水文预报进行防洪调度
短期水文预报一般指 降雨径流预报或上下 站水位、流量对应关 系的预报，其预见期 一般不长，但精确较 高，合格率较高。
考虑中期预报进行防洪调度
中期预报，一般指三天到五天的预报。它既有水文预 报，也包括一定的气象预报，因而精度较低。目前中期预 报还不够成熟，尚需深入研究。但对溶雪洪水来说，进行 中期预报可能有一定精度，利用它来进行防洪调度是可能 的。
大沽河流域洪水库河联合优化调度系统库河联合调 度界面
联合优化调度系统模型预报界面
联合优化调度系统水库预报界面
联合优化调度系统水库群联合调度界面
联合优化调度系统水库调度界面
联合优化调度系统南村站预报界面
联合优化调度系统河道洪水演进界面
进行防洪预报调度最重要的条件是：预报的预见期、预报 洪峰与洪量的可靠度与精确度。
预报方案的评定分析
绝对误差 δ= 预报值 — 实测值
相对误差
预报值-百度文库测值 e 100% 实测值
µ=1- e
则相对预报精度
预报误差有正有负，在评定时不记正负 号。评定预报方案时，原则上应将制作方 案的全部点据都参加检验。只有偏离很大 的点据，经分析确有某些特殊因素（如决 口、分洪等），才允许不参加评定。评定 的方法，就是将全部点据按照预报方案进 行一次预报操作，得出各个点据的预报值 ，将这些预报值与实测值对照，计算出绝 对误差与相对误差。
防洪措施
以蓄、滞为主的防洪措施 以排为主的防洪措施
水库调度的特点
经济效益：对企业而言，经济效益最大化。 径流的随机特性：水库天然入库流量是一种随机 变量，他的出现具有偶然性。 调度的多阶段性：水库在循环周期内，不同的运 行阶段有不同的调度方式。 运用的多目标性：水库一般度有综合利用任务， 如防洪、发电、航运、灌溉、供水等，其相互之 间会产生制约、影响。 水库结构的复杂性：库容曲线、机组出力曲线、 孔洞泄流曲线的非线性关系等。
防洪水库调度
本章内容
水库防洪调度概述 防洪调度 防洪预报调度概述 分期洪水防洪调度 水库群的防洪调度
第一节 水库防洪调度概述
水库防洪调度的目的：运用水库的调蓄能力，按来水蓄水 实况和水文预报，有计划地对入库径流进行蓄泄。在保证 工程安全的前提下，根据水库承担任务的主次，按照综合 利用水资源的原则进行调度，以达到防洪、兴利的目的， 最大限度地满足国民经济各部门的需要。 水库调度的主要内容： 拟定水库调度方式 编制水库调度计划及确定各项控制运用指标 进行面临时段的实时调度等
图1 拦洪库容位置图 ▽1—设计洪水位；▽2—正常蓄水位；▽3—防洪限制水位 ▽4—死水位；①—兴利水位；②—拦洪库容
水库洪水调节示意图
防洪调度系统
海河流域防洪调度系统业务支持平台及永定、子牙 河调度子系统
雷达测雨
防洪抢险调度子系统
三维模拟子系统
第二节 防洪调度
水库下游具有防洪要求的调度方式 1）固定泄量调度方式 2）补偿调度 3）经验调度 确保大坝安全调度方式 当水库承担有下游防洪任务时，在防洪调度中，在来水 不超过下游防洪标准时，应保证下游防洪安全。
防洪库容的分配
1）按各水库蓄洪抵偿系数分配 2）按各水库总兴利效益最大或总兴利损失最小原则分配 3）按总计算支出最小分配
水库群防洪调度方式
固定下泄量方式 当防洪控制处的洪水主要由各库来水决定，且担任同一处 防洪任务的各水库洪水基本同步时，可采用固定下泄量方 式进行洪水调节。这种调洪方式中与单级固定下泄量防洪 调度方式类似。
防洪调度计划中需注意的问题
要考虑各种可能影响泄洪的因素 尽可能使泄量逐步增大或减少，避免突变 应当实行：“大小多放，小水少放，常遇洪水适当调蓄” 的原则
第三节 防洪预报调度概述
防洪预报调度：为了充分发挥水库的效益，使防洪与兴利 尽可能地结合起床，利用预报进行水库防洪调度。 目的： 从水库规划设计角度 从已建成水库的防洪控制运用角度
判别条件的选择
库水位判别
入库流量判别 峰前蓄水量判别
非常泄洪设施的标准与启用条件
选择的原则为：失事后对下游将造成较大灾 害的大型水库、重要的中型水库以及特别重要 的小型水库，当采用土石坝时，应以可能最大 洪水（PMP）作为非常运用洪水标准；当采用 混凝土坝、浆砌石坝时，根据工程特性、结构 型式、地质条件等，其非常运用洪水标准较土 石坝可适当降低。
分期设计洪水问题
分期确定后，根据分期的时间界限，分别进行洪水统计， 进行水文计算；拟定出分期设计洪水过程线；并将分期设 计洪水过程线与全年最大设计洪水过程线作比较。 当按分期设计洪水定出的最大防洪库容小于按全年最大设 计洪水过程线算出的防洪库容时，如果采用前者进行防洪 调度似乎不够安全，又似乎降低了防洪标准
2）按水库调度研究的方法分
常规调度：按水库保证出力运行方式绘制水库常规调度图， 按常规调度图来指导水库的实际运行。如漫湾电站的水库 调度。 优化调度：是运用系统工程优化方法，将水库的调度问题 处理成系统工程优化问题，用优化技术确定水库的最优决 策，使水库获得最大的调度效益。
水库特征水位
防洪库容与兴利库容的相对位置
水库群防洪调度方式
补偿调度方式 V防，甲 = Q甲 Q允 q乙 Q区 t t 若共同担任同一处防 洪任务的各水库洪水组 成同步性较差，或各水 库入库洪水与防护区区 间洪水组成多变，应由 防洪控制处的洪水情况 决定各库的泄洪量，即 需采用对区间洪水进行 补偿调节方式。
第五节 水库群的防洪调度
水库群由于水库参数间密切联系、相互影响以及各水 库上、下游的防洪要求，其防洪调度远比单一水库复杂。 水库群的防洪调度无论在理论上与实践上均越来越受到重 视，下面主要叙述水库群防洪调度的一般原则和一些主要 问题。
水库群的防洪库容
总防洪库容的确定 V总=（1.1~1.3）Vc
一般处理方法为以全年最大设计洪水代替各分期设计洪水 时最大者，或经过分析，将全年最大设计洪水用于汛期中 洪峰发生最频繁、量级最大的时段，其余各期则用分期计 算结果
分期防洪限制水位的确定
分期设计洪水确定后，即可根据水库的具体情况 ，选择合格的调洪计算方法与防洪调度方式，进 行调洪演算，求得各期所需的防洪库容。
1
t2
水库群防洪调度方式
固定下泄量方式 当防洪控制处的洪水主要由各库来水决定，且担任同一处 防洪任务的各水库洪水基本同步时，可采用固定下泄量方 式进行洪水调节。这种调洪方式中与单级固定下泄量防洪 调度方式类似。
串联水库的防洪调度方式
设甲、乙两串联水库共同担任丙处的防洪任务。若甲 、乙两库调洪性能相差较大，且乙库防洪性能较高，应以 调洪性能较高的水库为补偿水库，调洪性能较低的水库可 按单独运行方式调节洪水。若甲、乙两水库调节性能相差 不多，则应考虑甲库入库洪水，甲、乙库区间洪水与丙处 洪水，三者洪水组合情况确定蓄泄次序，这是一种相当复 杂的问题，当丙处发生大洪水需要水库拦蓄时，一般应甲 库先蓄，甲库无能力时，则乙库拦蓄。若甲库和甲乙区间 同时遭遇较大洪水，也可采用甲乙两库均匀分担对丙处洪 水进行补偿调节。
第四节 分期洪水防洪调度
在汛期中根据各期间设 计洪水的大小及其他条 件，留出不同的防洪库 容，即各时期防洪限制 水位不同
分期的原则
气象成因规律的分析。
统计洪水出现的规律
当洪水的大小在整个汛期无明显差异，如果下游允许泄量 、预报预见期及精度等方面各时期不同，也可以采用不同 防洪限制水位
水库调度的分类
1）按水库调度研究的目标划分：
★防洪调度：利用水库的蓄泄能力对入库洪水进行蓄泄控制、拦 蓄洪水、削减洪峰、消除或减少洪水灾害，使洪水造成的损失 最小。 ★发电调度： ☆长期调度：以一年为调度周期，以月、旬或周为计算时段，研 究一年内各时段的运行方式。 ☆中短期调度：一般以月、旬或周为调度周期，以天或小时为计 算时段，研究一月、旬或一周内每天或每小时水库的发电出力。 ☆发电厂内的经济运行：机组负荷分配 耗水量最小 ★灌溉调度：农田灌溉用水调度。 ★供水调度：居民、城镇、企业生产生活供水调度。
考虑短期水文预报进行防洪调度
短期水文预报一般指 降雨径流预报或上下 站水位、流量对应关 系的预报，其预见期 一般不长，但精确较 高，合格率较高。
考虑中期预报进行防洪调度
中期预报，一般指三天到五天的预报。它既有水文预 报，也包括一定的气象预报，因而精度较低。目前中期预 报还不够成熟，尚需深入研究。但对溶雪洪水来说，进行 中期预报可能有一定精度，利用它来进行防洪调度是可能 的。
大沽河流域洪水库河联合优化调度系统库河联合调 度界面
联合优化调度系统模型预报界面
联合优化调度系统水库预报界面
联合优化调度系统水库群联合调度界面
联合优化调度系统水库调度界面
联合优化调度系统南村站预报界面
联合优化调度系统河道洪水演进界面
进行防洪预报调度最重要的条件是：预报的预见期、预报 洪峰与洪量的可靠度与精确度。
预报方案的评定分析
绝对误差 δ= 预报值 — 实测值
相对误差
预报值-百度文库测值 e 100% 实测值
µ=1- e
则相对预报精度
预报误差有正有负，在评定时不记正负 号。评定预报方案时，原则上应将制作方 案的全部点据都参加检验。只有偏离很大 的点据，经分析确有某些特殊因素（如决 口、分洪等），才允许不参加评定。评定 的方法，就是将全部点据按照预报方案进 行一次预报操作，得出各个点据的预报值 ，将这些预报值与实测值对照，计算出绝 对误差与相对误差。
防洪措施
以蓄、滞为主的防洪措施 以排为主的防洪措施
水库调度的特点
经济效益：对企业而言，经济效益最大化。 径流的随机特性：水库天然入库流量是一种随机 变量，他的出现具有偶然性。 调度的多阶段性：水库在循环周期内，不同的运 行阶段有不同的调度方式。 运用的多目标性：水库一般度有综合利用任务， 如防洪、发电、航运、灌溉、供水等，其相互之 间会产生制约、影响。 水库结构的复杂性：库容曲线、机组出力曲线、 孔洞泄流曲线的非线性关系等。