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对防洪为主的调节性能较弱的水库来说,汛期面临较大的防汛压力,洪水涨落迅速,集流时间短等因素对降雨径流预报和洪水调度提出了更高的要求。降雨径流模型在防洪预报调度中具有重要作用,然而由于模型参数具有不确定性,由传统优选方法获得的“最优参数”也具有不唯一性,模型参数的不确定性带来的是预报过程的不确定性,导致在传统模型做出的单一预报过程的基础上制定的防洪调度决策有一定的风险性,而由调度规则制定的调度决策并未对洪水过程进行完全削峰,且方案的调整主要依据人工经验,从预报过程到调度过程不确定性问题一直存在。针对预报调度过程中的不确定性问题,本文以湘江流域的湖南省双牌水库为研究实例,通过具体计算分析,验证了本文所提模型、方法、策略的合理性和实用性,主要研究内容如下: (1)在充分分析降雨径流资料的基础上,结合GLUE(Generalized Likelihood Uncertainty Estimation)方法体系和蒙特卡洛随机取样方法,以确定性系数为目标,进行不同时段为步长的长时间连续预报模拟,经过大量模拟,获得新安江模型参数取值范围的概率分布,并对新安江模型的参数的不确定性进行分析,验证了“异参同效”的水文现象,对特定流域新安江模型缩小参数取值范围提供参考,为提高预报水平打下基础。 (2)建立水库防洪调度削峰优化模型,提出入库过程削峰目标下闸门运行的策略。利用逐步优化算法(Progressive Optimality Algorithem,POA)在不考虑闸门变化约束的情况下对入库过程进行削峰计算,以确定性系数为目标,通过分析满足约束的溢洪道闸门状态变化过程的多种组合拟合削峰过程,在保证水库上下游安全的前提下,寻找针对场次洪水的多种调度策略,对提高上下游防洪安全有实际意义和应用价值。 (3)将预报模型参数不确定性应用到调度决策风险分析中,提出一种削峰目标下考虑风险的决策自动调整策略。由于预报模型参数具有不确定性,即使在观测到实际降雨的情况下也可能产生较大的预报误差,因此,根据预报结果做出的防洪调度决策存在一定的风险。利用“异参同效”的多组模型针对场次洪水进行集合预报,进而将模拟结果导入调度决策,对原始单一预报结果下的常规调度决策进行了越限风险分析,将预报过程的不确定性转化为调度过程的不确定性。针对常规调度决策人工调整的弊端,结合削峰目标下闸门运行的策略,实现了考虑风险的调度决策自动调整,结果表明了方法的有效性和实用性,对提高防洪决策水平有实际应用价值。 最后总结了本文的研究成果和进一步的研究展望。