水库防洪预报调度方法2015年度期末复习题 - 图文

水利系统预报调度理论与方法2014-2015年度复习建议

通过复习自己做过的四个作业和阅读课件和参考书，思考以下问题（注意，并非一定是考题）

1. 水利系统预报调度基本原理是什么？请写出基本方程及符号含义。

答：1）基本原理：

联解水质运动连续方程和运动方程（输入为确定的、随机的或模糊的，水库特性为约束，目标为防洪兴利综合效益最大，以水量平衡方程替代连续方程、以水位库容和水位泄量关系替代运动方程，求解的决策是水库出流或求解的策略是水库出流过程）

圣维南方程组(质量连续+运动方程),实用时简化为“水量平衡原理+水位泄量、库容曲线”。 水量平衡原理—方程：对某一区域，有I?O??S，式中I、O给定时段输入输出该区域的水量，

?S 时段内蓄水量的变化量，可正可负。

水位库容关系曲线 水位泄量关系曲线

圣维南方程组（质量连续+运动方程）：

令x--距离；t--时间；y--水位；V--流速；A--断面积；Q--流量；K--流量模数；C--谢才系数；R是水力半径。

??y1?VV?V?A?Q?????0?xg?tg?x?t?x

QK22右端前两项为惯性项，第3项为摩阻项，

用于摩阻损失。

质量连续——反映能量守恒定律；即蓄水量的变化率应等于沿程流量的变化率。 运动方程——反映动量守恒定律；即重力与压力的联合作用使水流克服惯性力和摩阻引起的能量损失而获得加速度。

2.基于输入、转换体、输出和环境，论述水利系统调度规划与实时调度的异同点。 答：

调度规划：指在水库的设计阶段，利用工程区已有的相关历史水文、气象等信息，并根据相关的标准、规范及现实约束条件，确定主要的调度参数，进而预测未来洪水状态，确定调度方法及制定防洪与兴利计划已达到兴水利除水害的目的。

实时调度：指在水库的日常运行中，根据研究区的实际情况，灵活的修改水库的调度计划，在保证达到水库调度的各项目标的同时，充分利用水资源更好的发挥水库建设的作用。 不同点：

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（1）输入资料异同：1）（同）自然地理、水文气象特性，水位库容、泄量关系，依据历史洪水、降雨径流资料推求设计频率洪水、设计频率径流资料（2分）；2）（异）实时调度增加长中短水文气象预报信息及实时水雨工情信息（1分）。

（2）转换体异同：1）（同）调节计算原理与方法、频率分析与风险分析的概率统计原理、规范规定的汛期分期与防洪及兴利设计方法（2分）；2）（异）实时调度增加实时预报方法、预蓄预泄原理方法、汛限水位动态控制理论方法、调度方案实时生成技术与优选理论方法（1分）；

（3）输出成果差异：1）（异）调度规划输出-防洪兴利调度特征水位与库容，多目标功能指标、调度方式及规则，调度图（1分）；2）（异）实时调度输出-实时调度方案（面临时刻兴利供水或防洪决策的泄流量或水位控制状态）（1分）；

（4）约束异同：1）（同）调度功能、任务及设计标准等，即调度原则，依据的法规等（1分）；2）（异）实时调度还受设计输出成果（特征水位、特征泄量、调度规则）约束，或修改经批复可不受其约束（1分）。

3.简述水库防洪（兴利）调度的原则、调度方式及其规则的定义。防洪（兴利）调度方式及其规则划分几类？各类方式及其规则差异？绘图和举例说明。

答：1．水库防洪调度原则：指规划的水库防洪任务、目标、设计标准频率等。

如碧流河水库500年一遇标准设计，1000年一遇标准校核；设计水位<=71m，最大泄流量<=7850m3/s，校核洪水位<=72.6m，最大泄流量<=9530m3/s。50年一遇标准洪水，保丹普公路、城庄铁路、城子坦镇不被淹。10年一遇标准洪水，下游5万亩水田不被淹。

2．防洪调度方式(或称泄流方式):在保证水库大坝本身及上、下游防护目标防洪安全的原则下(即防洪调度原则),控制库水位及闸门启用或泄流量的时程变化形式。

3防洪调度规则：改变闸门开启状态或改变泄量大小的依据(或称判断指标),称防洪调度规则。

例：防洪调度规则依据的判别指标类型： ?以入流量为判据（丰满水库） 如丰满水库以入流量为判据，汛限水位261.0m，当Q入=Q0.2%，畅泄

?以库水位为判据（白山水库）

?以水位和净雨作为判据（清河水库）

?以气象预报的二级分辨、预报的洪峰或累计净雨、实际的水位作判据（大伙房） 4. 防洪调度方式类型：?预泄类型；? 分级控制类型；?无闸畅泄型。参见图。

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1.预泄类型：在洪水来临前，利用洪水预报提前加大水库的下泄流量（最大不超过下游河道的安全泄量），腾出部分库容用于后期防洪。

2.分级控制类型：采用闸门控制措施，使水库下泄流量按多级固定值泄放，各级控制下泄流量值视入库洪水和下游河道的防洪能力而定。 3.无闸门畅泄型：在没有闸门或不控制闸门的情况下，当库水位超过水库的溢流堰后任其自由下泄。一般是在指水库不承担下游防洪任务，水库调洪只需解决水库遭遇设计标准及校核标准洪水，在水库水位超过防洪限制水位时为确保大坝安全时的泄流。 4.补偿调节方式：根据区间洪水预报逐时段确定水库相应下泄流量，使其与区间洪水流量组合结果不超过下游控制点的安全允许泄流量。

不计预报的水库防洪调度方式及其规则选择方法: ?预泄类型；? 分级控制类型；?无闸畅泄型 水库防洪预报调度方式及其规则选择方法

1）无下游防洪任务, 仅有水库自身防洪要求, 有闸控制, 考虑短期洪水预报或短期降雨预报的预泄和预蓄型;

(2) 下游有一级或多级标准防洪任务,但无错峰要求, 有闸控制, 考虑短期入库洪水预报或短期雨预报的预泄型;

(3) 既有下游多级标准防洪任务, 又有错峰要求, 有闸控制, 考虑短期入库及区间洪水预报和短期降雨预报的近似补偿型。

举例说明：（见书82页）

2）防洪调度规则依据的判别指标类型 1.以实际入流量为判据（丰满水库）

汛限水位261.0m，当Q入

当Q入=Q0.2%，畅泄 2.以实际以库水位为判据（白山水库）

汛限水位413.0m，当Z<416.5m，q<=2500 m3/s

当Z>=416.5m，4高孔+1中孔 当Z>=417.5m，4高孔+3中孔 3.以实际水位和预报净雨作为判据（清河水库） 汛限水位129.0m， q出=q工农 当Z<133.90m, q=300m3/s

当Z>=133.90m,且R>=200mm，q=300m3/s+溢洪道开2孔 当Z>=134.40m,且R>=230mm，q=300m3/s+溢洪道开4孔 当Z>=134.80m,且R>=320mm，q=300m3/s+溢洪道开6孔

4.以气象预报的二级分辨、预报的洪峰或累计净雨、实际的水位作判据（大伙房） 汛限水位127.8m， q<=Q入

当预报12h后Q入>=6500m3/s （或R上>=190mm）且Q下 >2020m3/s（或R下>=170mm）且气象预报6h后仍有雨， 则q<=400m3/s（错峰限制泄流量）

当Z>=131.60m或预报3h后下游洪峰将出现，全开泄流设备 当Z>=137.7m且预报Z预报>=138.8m,破二非常溢洪道土堰

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1.兴利调度原则： 2.兴利调度方式：

3.兴利调度规则：按兴利调度方式调节综合利用各部门的相应保证率、不同典型来水过程，在满足兴利调度原则的前提下，归纳出来的判断何时改变蓄、供水或供电的准则。

答案二补充：1)水库调度原则：水库调度方式及其规则所依据的法制和标准（分防洪和兴利调

度原则）。

2)水库调度方式：水库蓄、供水或供电，出流量的时程变化形式（泄流方式、水库运用方式） 3)调度规则：按防洪调度方式调节各设计频率、种典型洪水，在满足防洪调度原则前提下，归纳的判断何时改变泄流量的准则-防洪调度规则；

按兴利调度方式调节综合利用各部门的相应保证率、不同典型来水过程，在满足兴利调度原则的前提下，归纳出来的判断何时改变蓄、供水或供电的准则-兴利调度规则：如调度图或推理模式。

4.可行的防洪调度方式类型

通常按以下因素分类：设置闸门否？闸门操作灵活否？上、下游有防洪要求？几级要求？下游有错峰要求？考虑洪水或降雨预报否？ 5.可行的兴利调度方式类型

通常按以下因素分类：综合利用各部门的需水特点、电力系统负荷特征、电站调节性能及其在系统中的工作位置、需补偿调节？考虑中长期预报否？

不考虑预报

（水库模糊优化调度P15-P20）

?预泄类型：在有一定预见期的洪水预报前提下，水库根据下游防洪要求按一定泄量预泄腾出部分库容。

?分级控制类型：在缺乏洪水预报的情况下，调洪起始阶段按下游安全泄量下泄，蓄满防洪库容时，库水位仍在上涨，说明所来洪水已超过下游防洪标准，加大泄量。

?无闸畅泄型： 水库不承担下游防洪任务，泄洪建筑物无闸门控制或汛前闸门全开汛末关闭，对洪水只起到停滞作用

?补偿调节方式：根据区间洪水预报逐时段确定水库相应下泄流量，使其与区间洪水流量组合结果不超过下游控制点的安全允许泄流量。

不计预报的水库防洪调度方式及其规则选择方法： ?预泄类型；? 分级控制类型；?无闸畅泄型 水库防洪预报调度方式及其规则选择方法

(1)无下游防洪任务， 仅有水库自身防洪要求， 有闸控制， 考虑短期洪水预报或短期降雨预报的预泄和预蓄型；

(2) 下游有一级或多级标准防洪任务，但无错峰要求， 有闸控制， 考虑短期入库洪水预报或短期雨预报的预泄型；

(3) 既有下游多级标准防洪任务， 又有错峰要求， 有闸控制， 考虑短期入库及区间洪水预报和短期降雨预报的近似补偿型。

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4.如何论证降雨预报、洪水预报、中长期径流预报信息可利用于水利系统防洪兴利预报调度中？ 答：论证：（1）降雨预报

降雨预报信息可利用性准则 ：1）预报信息反映近期预报水平2）准确率高、漏报空报率低3）误差分布规律明显4）误差对防洪安全影响度小5）允许误差<水库承受力

这是水库汛限水位动态控制理论方法体系第三层运行主体的输入信息部分。它制约着安全运行规则，可行方案生成与优选，满意决策方案评价部分的正常运行。若无完善的预报信息可利用分析理论，就失去汛限水位动态控制假定、理念的环境。失去 “控制域”确定、“动态控制方案”选择和 “效益与风险”评价理论方法的基础。 降雨预报信息可利用性准则1) 降雨预报信息及其关联的天气形势预报服务项目齐全，配套卫星云图和雷达图，反映近期预报水平，且具有充分多的水库临近站预报与对应的流域平均实际降雨资料; 2) 按照气象部门要求，分析的降雨预报确率高、漏报率和空报率低; 3) 不同量级降雨预报的实际值分布规律明显;

4) 误差对水库及其上下游防洪安全影响度小，即允许误差<水库可承受力或具有可行弥补措施;

（2）洪水预报信息可利用准则，可按照水利系统的防洪安全调度所承受误差能力确定。提高精度，保证原来的预见期。

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洪水预报信息可利用性准则

1)水雨工情遥测、监测系统，通讯系统运行稳定, 可靠，满足规范要求； 2) 洪水预报模型为规范甲或乙级水平；

3)误差分布规律性明显-正态或偏态；误差分布参数均值越小，均方差越小，利用的可靠度越高；

4)风险分析的可靠度高，单一预报变量，相应允许风险率P0F<20%； ；

5)误差对水库及其上下游防洪安全影响度小，即允许误差<水库可承受力，且有弥补措施。

（3）中长期径流预报

5. 汛期分期的各类方法基本理念与假定？如何评价其方法利弊？分期汛限水位确定的各类方法基本假定？如何评价其方法的利弊？分期控制比不分期控制防洪风险增加？为什么？ 答：

（一）汛期分期 目的：若想做到保证防洪安全, 又能不失时机地蓄满水库保证兴利供水, 则需要研究解决汛期分期课题。

方法：成因分析法、数理统计和模糊集合分析法 （矢量统计法、变点分析法、相对频率） 基本理念：针对全汛期单一静态控制汛限水位，不能充分利用洪水资源的问题，基于成因与统计分析的实践与汛期可分期的认知，期望分期设计与控制汛限水位，实现既安全又能增加洪水

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资源利用量。但各分期仍要预防设计标准的小概率洪水事件发生，满足设计的防洪安全要求。假定：

（1）若某一特征值发生，则认为进入汛期；汛期分期的分界点是确定值，可用普通集合论描述汛期各分期的阶段过度性。

（2） 主汛期的洪水发生量级与频次大于其前后期，或者说主汛期量级的洪水在前、后汛期不会发生或发生概率很小。

（3） 推求每一分期的汛限水位理论方法的假定与求全汛期汛限水位的假定相同。 （4）假定各分期的防洪调度方式及规则与全汛期的相同。 评价利弊：

①矢量统计法比较直观,但其应用具有一定限制性,对相似矢量聚集的情况比较适用,而对于相同矢量累计的情况则分期效果不明显;洪水发生相对频率分析法能较直观地表现汛期内洪水发生的概率及其变化趋势,分期效果也较明显,但其精确度只能到旬。②用超定量取样法得到的极值系列比用年最大值取样法得到的系列更具有代表性,它利用了更多洪水信息,具有更多物理相关性,因而能更全面地反映汛期洪水演变规律。③成因分析法、数理统计法和相对频率法无法将汛期划分得很细,而模糊分析法、变点分析法和矢量统计法则可分期计算到日。 （二）分期汛限水位确定方法

方法：常规法、直接法（一、二）、间接法 假定：

直接法假定：任何一时间t(>a)所需要的校核防洪库容与主汛期校核标准需要的防洪库容之比等于该时间t的汛期隶属度，。。。则旬后期任何时间t（a）水库所需要的防洪库容为//任何一时间t所需要的校核标准防洪库容与主汛期所需要的校核标准防洪库容之比等于改时间的汛期隶属度。

间接法假定：任何时段（一次洪水历时或一旬）设计洪水统计参数与主汛期设计洪水统计参数之比等于该时段的汛期隶属度。 评价利弊：

常规法：常规的综合分析比较法选定汛限水位方案人为性较大，尚缺乏较合理的准则，所需的样本数较多，优点是比较简单易行；

直接法一：与隶属函数的形状选择有关；

直接法二：无需推求分期设计洪水，主要已知主汛期防洪限制水位及校核标准的最高洪水位、最大防洪库容即可，这种方法比直接法一简单，缺点是有一定的人为性，所需资料较多； 间接法：不直接分期或跨期取样分析计算洪水统计参数，克服样本少和跨期取样造成洪水成因的不一致性，人为性较小，并且能给出各时段防洪限制水位和相应的调度方式和规则，使实时调度有确切的准则，缺点是比常规方法和直接法复杂许多，并且假定会带来什么问题尚需深入研究。

模糊集理论方法：

基本理念与常规方法相同。其假定是：

（1）汛期是一模糊概念，可用模糊集合的隶属度曲线描述汛期的主次时期的连续变化过程。

（2）基于实用性，主汛期的分界点（a1，a2）确定仍采用常规法，用分界点的隶属度修改“公式法”和“模糊统计法”计算的隶属度曲线。

（3）任何一时间t(>a2)所需要的校核标准防洪库容与主汛期校核标准需要的防洪库容之比等于该时间t的汛期隶属度。

（4）任何一时间t(>a2)调洪调度方式及其规则与主汛期相同。

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（三）分期控制比不分期控制防洪风险增加？为什么？

分期汛限水位的确定需要进行风险估计，抬高汛限水位的同时也带来了水库本身及下游防洪的风险。由于在水库的设计、运行过程中存在大量的不确定因素，如水文不确定性、水力不确定性、计算不确定性等，使水库实施防洪预报调度方式存在有一定的风险，为此，必须将水库防洪预报调度风险分析作为一项重要的指标参与决策，对所使用的预报调度规则有更安全的指导。

汛限水位分期控制方法较传统方法有了较大改进，它同时兼顾各方面的利益和潜在的损失，在保证防洪安全前提下使水库在汛期多蓄水，具有重大的理论意义与经济价值。

6.研究防洪预报调度方式及其规则的基本理念与假定？其能增加洪水资源利用的机理是什么？确定预报调度方式及其规则涉及哪些关键性问题？它比较常规调度方式增加风险还是减少风险？其论据? 答： 基本理念：

假定：

机理：1.防洪预报调度主要在于预报，洪水短期预报和降雨短期预报水平在提高，水文气象信息的收集、整理手段在不断改进，这些都为合理防洪调度方式的选择提供了较高的精度可能性，从而更有效地增加洪水资源的利用。（个人意见）

2.在实时洪水预报调度过程中，气象降雨预报早于实际降雨信息，实际降雨早于预报净雨信息，预报净雨早于入库洪峰信息，更早于调洪最高水位信息，基于这点，水库防洪预报调度方式选择前期信息作为判断水库遭遇洪水的量级和改变泄流量的判断指标。

关键性问题：

答案一：1）预报信息可利用 2）怎样用预报方案推求径流预报 3）怎样选取指标（根据预见期要求）

答案二：可能性分析和选定与调度方式相应的“满意调度规则”。

可能性分析包括：① 有关流域短期降雨量和短期洪水量与过程的预报精度；② 预报误差的弥补措施和误差影响安全的程度要留有余地；③ 水文、气象信息测报预报传递与调令传递系统的稳定性，作业预报和决策选定历时，泄流设备开启关闭历时等。

后者主要包括：可行性规则的生成，采用调度经验与短期预报水平、洪水特性分析相结合法，即特性分析法；满意调度规则的选择，采用综合评判法或选优法。 答案三：（1）实施防洪预报调度方式需要的基本条件评价

首先需按照规范要求，分析与评价预报调度信息传递系统可靠性、通讯系统运行稳定性、泄洪设备运行灵活性、预报方案精度水平等。

其次应该考虑调度过程中的水情工情对洪水预报方案误差的可承受能力。这些是实施防洪预报调度方式的基础。

最后还应考虑实施方案技术与决策人的水平

（2）防洪预报调度方式及其规则所需基本资料的确定方法

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调度方式及其规则是在满足设计防洪安全目标要求的前提下，通过调节相应设计频率洪水归纳出来的。为比较“预报的调度方式与常规方法”异同需要如下资料： 1）原设计的不同频率设计洪水过程； 2）相应的时段净雨分配过程；

3）或直接推求满足设计频率洪量洪峰的模拟预报的洪水过程及相应时段净雨分配过程。

这些资料的确定方法是实施防洪预报调度方式的核心。 （3）预报调度规则选取方法及原则

? 机理时曾指出，选择的预报调度规则应能较常规的调度规则可以提前判断洪水标准大小。

? 若从防洪安全第一原则出发，可根据预报信息，通过预泄，即提前加大泄量<安全泄量，降低原防洪标准洪水的调洪最高水位，减小水库最大下泄流量，提高水库本身和上下游防洪能力；

? 若从充分利用洪水资源的角度出发，可以抬高原设计汛限水位，通过提前加大泄量<安全泄量，仍保持原设计所需要的防洪库容； ? 因此选择可操作性的科学合理、留有余地的预报调度规则是防洪安全与充分利用洪水资源的关键。 （4）效益与风险分析

效益分析的结果是提高预报调度方式可信度的重要论据之一。主要包括洪水资源利用效益（发电、供水、生态、社会等）。

风险分析的结果是提高预报调度方式可信度的重要论据之二。主要包括风险源分析、风险（狭义或广义）定义及计算、降低风险措施分析等。

增减风险：它比较常规调度方式增加风险还是减少风险：减少风险。防洪预报调度虽有预报误差的风险，但相对常规预报，其风险还是减少了很多。关键在于其预报的误差造成的结果，从理论上说总小于常规预报未考虑水文气象信息造成的结果，除非防洪预报调度的预报误差是100%，或是预报完全背道而驰，但这种概率微乎其微，特别是随着水文气象预报技术的不断发展。（似乎也可以说增加风险，说得有道理就成）

你认为常规预报方法比预报调度方法风险大还是小？为什么？ 答案1

常规调度比预报调度方法风险大。论据：预报调度方式可以提前判断，若有大洪水来时可以预泄，减少了防洪风险。

预报调度虽有预报误差的风险，但相对常规预报，其风险还是减少了很多。关键在于其预报的误差造成的结果，从理论上说总小于常规预报未考虑水文气象信息造成的结果，除非防洪预报调度的预报误差是100%，或是预报完全背道而驰，但这种概率微乎其微，特别是随着水文气象预报技术的不断发展。

这个可能大可能小，自我的观点。

在水库防洪预报调度与常规防洪调度中，导致风险发生的因素很多，例如水文风险因素、水力风险因素、工程风险因素、社会经济风险因素和人为风险因素等等。一般而言，水文因素是其中最主要的风险源。但与水库常规防洪调度中的风险因素相比，水库防洪预报调度的风险因素有所增加，如洪水资源化过程中应用了入库洪水预报信息，这种预报信息的误差即是新的风险因素，而且水文预报的不确定性是直接影响水库调度效益的重要因素。 答案2

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水库洪水预报调度是指对于流域内一组相互间具有水文学、水力学、水利联系的水库以及相关工程设施进行统一的协调调度，使整个流域的洪灾损失达到最小，调度的优劣将直接关系到水库下游地区人民生命财产安全。

水库常规调度包括水库常规兴利调度、水库常规防洪调度、综合利用水库的常规调度和水库群联合调度。

通常的水库防洪调度计算，是根据拟定的设计洪水过程线和确定的汛限水位，采用适当的计算方法，求出库水位和下泄流量的变化过程线，从而确定合理可行的水库防洪调度规则。而水库的防洪预报调度，则是依据预报的洪水过程，而不是设计给定或实测的洪水过程，实施防洪调度的方法。这一方法的明显优点在于增加了水库调洪的主动性，增大了水库预蓄或预泄的可能性，从而为实现汛限水位的动态控制、缓解水库防洪和兴利的矛盾创造了条件。随着现代科技的发展，特别是气象预报、洪水预报理论、方法和手段的进步，短期洪水的预见能力已大大提高，但水文预报的误差总是难免的。不同时刻的入库流量和峰现时刻等预测洪水过程的随机性，再加其它流动运行条件的随机性，如：出库泄洪过程的不确定性、水位库容关系的不确定性等，必将导致与调洪风险率相关的库水位过程的随机性。其中，水文预报的不确定性是影响预报调度风险率的最重要因素。预报调度风险率的确定关系着汛限水位的合理选择和洪水资源的安全利用。前人已对水库的调洪风险和预报调度分析做过很多研究，但未能实现这二者的有机结合，从而使预报调度风险率的定量评估问题迄今未能得以圆满解决。

答案三：先进性的论据：1）理念先进且经过实践检验：相信和利用洪水预报信息，在防洪安全前提下，抓住机遇蓄水，防止后期无水可蓄事件发生，符合：“与时俱进”及“凡事预则立不预则废的哲理” （2分）；2）假定合理且经过实践检验；考虑误差的洪水预报信息，可提前识别洪水量级，且采取预泄措施，可提高防洪安全度，降低风险（2分）；3）调度规则选用的指标更加全面：既考虑实时水位，又利用预报的峰、量等指标（2分）；

9.不同调度目标的年调节水库调度图绘制基本公式及符号含义，绘制所依据资料及其步骤，通过绘制示意图标明调度线与分区含义。

兴利防洪联调：洪水兴利连续调节计算方法，简称连调方法。

它在长系列调节计算中把径流资料中的洪水过程突显出来进行调节计算的方法。 在调节计算过程中，若遭遇洪水过程，计算时段长缩至6~1h，据水库调洪水量平衡方程及防洪调度规则,考虑下游的防洪要求和水库本身的泄流能力、水库本身安全要求进行洪水调节计算；

当处于非洪水过程期，计算时段为旬或月，则可根据兴利水量平衡方程及水库兴利调度原则,采取削平头的泄流方式进行调节计算。

2.连调方法对径流输入信息集和约束集的要求较高，输出信息丰富。 1）径流输入增加对洪水过程资料的要求

2）约束集要求提供必要的洪水调度原则、方式与规则、水库上下游的防洪安全特性指标,如上游允许回水淹没高程，下游安全泄流量等。 3）连调方法因为输入洪枯径流信息,受兴利防洪两种约束,调节计算既考虑兴利又考虑防洪调度原则,所以输出成果集亦丰富,不仅包括兴利调节参数,而且还包含防洪调节参数。 ? 1.传统兴利调度图绘制水量平衡原理

V2(z)= V1(z)+(Q1-2×△t)-(q1-2 ×△t) (1)

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ZI=F(VI) (2)

式中： V1(z),V2(z) --时段初、末库容（水位）；

Q1-2,q1-2--时段平均入、出流量； △t--计算时段（旬或月）；

ZI=F(VI)-库容水位关系

约束： q1-2（减少供水，或保证供水，或保证出力，或装机出力，或加大出力）

Q1-2 ( 相应q1-2约束的旬或月来水过程流量）

V1(z),V2(z) （相应兴利各特征水位库容，如死水位、年消落水位、分期汛限水位、兴利蓄水位）

? 2.兴利防洪联合调度图绘制水量平衡原理 V2(z)= V1(z)+(Q1-2×△t)-(q1-2 ×△t) (1) ZI=F(VI) (2) qi=G(ZI) (3)

式中： V1(z),V2(z) --时段初、末库容（水位）；

Q1-2,q1-2--时段平均入、出流量； △t--计算时段（3或6H）； ZI=F(VI)-库容水位关系；

qi=G(ZI)-水位泄量关系；

约束： q1-2（减少供水，或保证供水，或保证出力，或装机出力，或加大出力；防洪泄流能力、下游安全泄量；）

Q1-2 ( 相应q1-2约束的旬或月来水过程流量）

V1(z),V2(z) （相应兴利各特征水位库容，如死水位、年消落水位、分期汛限水位、兴利蓄水位；防洪高水位、淹没水位）

采用洪水兴利连续调节计算方法，因枯水期输入平均径流量，洪水期输入完整洪水过程，并且在弃水部分计算时考虑水库泄流能力的大小，下游的防洪要求、水库本身的安全要求等因素的影响，所以水库的计算弃水过程与实际的调度操作过程相接近，调节计算的过程和结果合理、科学。

1.常规的兴利调节计算均化了泄流过程,并假定无论有多大的来水，在一定时段内都是可以泄出，没有泄流能力等约束，时段末水位都可保持在汛限水位。这种方法的假定，在一定条件下是不合理的，不符合实际。

2.洪水与兴利连续调节计算方法，在洪水调节计算中显现出它的实际入库洪水、水库泄流及水位变化过程。水库的水位变化过程中往往高于某一特定的水位，如水库的汛限水位68.1；水库的泄流变化过程中也往往高于某一特定的流量，如水库的下游安全泄流量1500m3/s或2500m3/s，这是合理且、符合实际的。

3. 洪水与兴利连续调节计算得到的库水位变化过程较为详细，计算水头高,在综合性水库的效益计算中，对于发电效益的计算比较常规的兴利调节更接近于实际。常规兴利调节计算方法却掩盖了这部分兴利效益。

4.洪水与兴利连续调节计算得到的调节末水位要高于常规兴利调节计算所得的调节末水位，假如这样的来水过程发生在水库的主汛期期末，且后期发生连续枯水段，则连调计算系列末蓄水位高，即弃水量减少，水资源利用量增加，或者说供水保证率的可靠度增加。

请绘制一张“年调节发电防洪水库常规调度（示意）图”，标明线、区及特征水位名称，说明

11

其防洪兴利调度原则，调度方式及其规则。

（1）绘制年调节发电防洪水库常规调度示意图，图上标识出特征线、与分区名称如下： （2）说明防洪兴利调度原则，调度方式及其规则。1）防洪调度原则：主汛期水位不得超过汛限水位（79m）；遭遇设计标准洪水，调洪最高水位不得超过校核洪水位（102米）；2）防洪调度方式：不考虑洪水预报的常规调度方式，依据调度图防洪弃水线水位控制泄量；3）防洪调度规则：7-8月库水位不得超过汛限水位，8月以后不得超过兴利蓄水位，当调洪水过程超过防弃水线，除装机容量发电外，要逐次开泄洪洞、溢洪道，尽快将水位降至防弃水线；4）兴利调度原则：水位不得降至死水位，凡径流大于设计干旱年，必须按保证出力发电；5）兴利调度方式：不考虑预报的常规调度方式，承担系统峰荷工作位置；6）兴利调度规则：依据调度图分区水位安排发电出力，即调度图分区标识发电调度规则；（6分） 图（9分）：4个特征水位2分；4区4分；3个特征线3分】

答案二:(重点记）基本公式：

V2(z)= V1(z)+[(Q1-2)-(q1-2 )]×△t 正算式 V1(z)= V2(z)-[(Q1-2)-(q1-2 )]×△t 逆算式 资料&步骤： 1）防破坏线

首先据入库径流量统计资料，选用年水量(或供水期水量)接近设计保证率相应的几个年内不同分配的入流过程线，并按相应设计保证率的年水量(或供水期水量)修正，即按一定比值将各典型年的径流过程进行缩小或放大，使等于设计保证率年份的相应值.然后从供水期末由死水位开始，按系统正常保证电量工作， 逆时序调节计算(以旬或月为时段_见下页计算原理)求蓄水期初蓄水量(或水位)，要求蓄水期初水位亦等于死水位.在反推计算过程中，当蓄水位达到正常蓄水位时，水库按照天然入库流量放水.最后取库水位上包线，即为防破坏线(图3-16线2.).亦可全部入库径流系列连续逆时序调节，取各水位上限为防破坏线. 2）限制出力线绘制

取上述各典型年过程线的下包线，即限制出力线(图3-16线4)。也可不选典型年和控制缩放，而是将平水年以下的各实测年的逆算成果，取其库水位下包线，即为限制出力线。 3）防弃水线绘制

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根据入库流量的统计资料，选取年或丰水期设计频率(1-p0，其中p0为设计保证率)的典型年入库径流过程，电站按装机容量出流，从蓄水期末兴利蓄水位起始，逆算到供水期中达到正常蓄水位止，连接各时段库水位即为防弃水线，如图3-16中的线3. 注：特殊情况

若逆算中， 汛期内(指未到汛初)库水位已即降至死水位，则在绘制防弃水线的供水支时，应自供水期末(汛初)死水位开始逆算（？）至兴利蓄水位，如图3-16中的线3‘；若逆算中在汛期内与防破坏线相交，则自交点至汛初的防弃水线由防破坏线替代，即该段两线重合.以上适于调节性能较差水库；当水库调节性能较高时，可自蓄水期初(供水期末)死水位开始，顺序调节求得，这种调度线使电站利用水头高，如3-16中的线3”。 在有条件的水电站，可依上述方法对系列实测水文年进行计算，但这些年不应包括年水量大于保证率(1-p0）的年份水量，然后取各年库水位的内保线，即防弃水线。 4）防洪调度线绘制

即汛期分期汛限水位与兴利蓄水位连线。超过此线要防洪弃水

水电站水库调度图由若干基本调度线组成，各线含义如下：

（1）防洪调度线 在汛期，凡不是防洪需要，蓄水位不得超过此线以确保水库及下游的防洪安全，如图3-15的线1. （2）防破坏线 当库水位低于此线时，水库下泄量不得大于相应水电站设计保证率调节流量(或出力≤保证出力)，确保枯水年以内年份的正常供水，见图3-15中的线2.

（3）防弃水线 当库水位在此线和防破坏线之间时，水库应逐步提高供水量，当库水位超过此线，电站按最大过水能力发发电以尽量减少弃水.见图3-15中的线3.

（4）限制出力线 当水位低于此线时，水库应及时减少供水量降低电站出力，使设计枯水年以外年份能均匀降低供水.见图3-15中的线4.

可见，当库水位在防破坏线和限制出力线之间时， 电站按保证出力方式运行；当水位超过防破坏线时， 则按加大出力方式运行；当水位低于限制出力线时，则按降低出力方式运行.

分区

1）电站的保证运行方式(保证出力区)系在遇到设计枯年水份水电站能按保证出力工作，即电站能向系统提供保证的容量和电量使系统正常工作状态不遭破坏.

2）加大出力运行方式(加大出力区)系在丰水期或遇到平、丰水年份水电站加大出力工作，争取向系统多提供容量和电量，减少弃水，节约火电站燃料消耗，并替代火电站部分检修容量工作.

3）降低出力运行方式(限制出力区)系在遇到设计枯水年以外特枯年份，水电站适当的降低出力工作，以减轻系统遭到破坏的程度。 4）其他运行方式 系为兼顾防洪，灌溉，养鱼，供水，卫生，环保，排沙，防凌等综合

利用部门要求，解决之间矛盾，拟定的发电供水方式，使得水库的综合效益最大。

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10.大系统与一般系统比较有哪些特点？多目标决策与单目标决策比较，有哪些特征？简述复杂大系统优化问题的互可原理。你如何理解“精度”与 “有意义”？

1、大系统是指大规模复杂系统。“能够在大范围内采集数据，处理数据，分析情况，从而

进行指挥管理和控制的系统，人们现在统称为大系统”。

特点：第一，规模庞大——凡大系统须用数目很大的参数来描述，因而其数学模型维数高，一般采用整体分析计算进行求解，将出现维数灾。

第二，结构复杂——系统结构的复杂性表现在各子系统、各变量等之间具有相互关联的复杂结构，使系统呈现出多目标、多输入、多输出、多干扰、多参数、多变量、非线性等许多特

性。

第三，功能综合——通常大系统的多个目标，车那场相互冲突。为了实现多样化的目标，大系统必须具有综合性功能，为了评价系统功能，也必须用多目标准则和技术进行优化和决策。

第四，不确定性——大系统的特征系数的不确定性表现为随机性、模糊性等，所以大系统一般都是随机系统、模糊系统或灰色系统等。同时系统的参数变量水时间推移而出现复杂的动态变化。

大系统最优化基本方法是分解协调，所谓分解是将大系统分成相对独立的若干子系统，形成低阶形式，以便应用现有的优化方法实现对各子

系统的局部优化；协调是指，根据大系统总目标，使各子系统相互协调起来，疑惑得系统的全局最优。

2、多目标决策与单目标决策相比，有以下特点：

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1) 2) 3) 4)

多目标间的度量单位，一般是不可公度的；

各目标间存在彼此竞争，甚至是相互矛盾的关系；

多目标优化问题不存在全局最优解，且解不是唯一的，而是一组非劣解集； 单目标只考虑目标最优，决策是唯一的，而多目标决策不唯一，既要考虑目标的满足程度，又要顾及决策者的偏好；

5) 多目标模型复杂，求解难度大，工作量也大。

因此，对大系统多目标优化问题，需要发展新理论，建立新模型，研究新算法才能解决。 3、复杂大系统优化问题的互克原理：“当系统的复杂性日趋增长时，我们作出系统特性的精确然而有意义的描述能力将相应降低，直至达到这样一个阈值，一旦超过它，精确性和有意义性将变成两个互相排斥的特性。”

当系统的复杂性日趋增长时，我们作出系统特性的精确然而有意义的描述能力将相应降低，直至达到这样一个阈值，一旦超过它，精确性和有意义性将变成两个互相排斥的特性。”研究多风险源的风险决策时，应致力于寻求既有一定精确性，又有意义的最佳均衡的结果，或称分析者与决策者都“满意”的方案。即回答复杂大系统优化问题为什么没有最优解。

理解：研究多风险源的风险决策时，应致力于寻求既有一定精确性，又有意义的最佳均衡的结果，或称分析者与决策者都“满意”的方案。

11.多目标优化建立了哪两个基本理论？其基本公式及符号涵义？多目标优化问题的求解技术有哪些？构建目标函数，选择权重及求解技术的原则是什么？

答：多目标优化问题的目的在于使决策者获得最满意的方案，或取得最大效用的结果。因而从满意和效用角度，多目标优化建立了向量优化理论与效用理论两个基本理论。简述如下： 1.向量优化理论

向量优化理论是将多目标用权重法或约束法转化为单目标，生产多目标问题的非劣解的基础。由于多目标之间一般不可公度，目标之间彼此竞争，甚至矛盾，因此不存在是各目标值同时达到最大的最优决策向量，只存在是个目标值分别达到最大所组成的可行解集，在可行解集中，没有最优解，只有不劣于可行解内任一个解的非劣解，且不唯一，并组成了非劣解集合。 2.效用理论

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效用理论是研究决策者的偏好关系和构造效用函数，进行多目标决策的理论。即在生成非劣解集后，如何从中选出最终解，这在很大程度上取决于决策者对某个方案的偏好、价值观和对风险的态度。测度这种偏好的尺度，就是所谓的效用。当各方案的效用确定后，就可比较、评价各方案的优劣、选择最终解。这种解称为最佳均衡解。效用理论是研究决策者的偏好关系、偏好结构和构造效用函数进行多目标决策的理论。对多目标问题，需要根据决策者的偏好，对非劣解集建立某种序列关系，由这种关系构造偏好结构，再拟定相应的效用函数，选最大效用函数值对应的解或方案，这便是最终抉择。

求解技术：多目标优化问题的求解技术有很多，将多目标转化为单目标的求解技术有线性加权

和法（将各个子目标的重要程度给予相应的权系数，用各个子目标函数分别乘以他们的权系数，再相加构成统一目标函数）、理想点法（使各个目标尽可能接近各自的最优值）、主要目标函数法（将M个子目标函数中选出一个认为最重要的作为重要目标函数，将其余M-1个子目标函数限制在一定的范围内，并转化为新的约束条件）；将遗传算法与Pareto最优集概念相结合，解决多目标问题的方法有非劣分类遗传算法、邻域移植遗传算法、小生境Pareto遗传算法。目前应用较多的方法有微粒群算法、演化算法、粒子群优化算法、遗传算法。 大致分为三大类:

a.“非劣解生成技术”：是解决多目标优化问题的基本方法，是第二、第三类决策技术中许多方法的基础，它为决策者确定偏好和作出决策提供有力信息和依据。非劣解生成技术最常用的方法如有权重法、约束法、拉格朗日乘子法、固定等式约束法、线性多目标规划和多目标动态规划法等。

b.“结合偏好的（评价）决策技术”：是在决策者的偏好已知条件下，按一定的决策规则进行多目标非劣解集的决策，选择最佳权衡解。这类方法按决策者的偏好结构差异可分为多属性价值或效用函数法、目的规划法、理想点法等、权衡率偏好法，替代价值权衡法等。

c.“结合偏好的交互式决策技术”：这类方法的特点是决策者的偏好只是部分已知,在决策过程中需要以决策者始终通过对话交流信息,故称为交互式技术.这类决策技术方法有步骤法,均衡规划法等.

12.详述模糊优选模型的推导过程（复习过程学会自己归纳，不要硬记书本某章节）。你如何评价这个模型？（p99-102）(p108-109)，（p206）; 0000水利系统模糊优化调度方法20150602.ppt:p14-31)

答：推导过程：对实际值按越大越优或越小越优化为指标特征值矩阵。

??rij?(xij?minxij)/(maxxij?minxij) ???rij?(maxxij?xij)/(maxxij?minxij)确定曲终

1. 根据重要性概念模糊量化理论得出的排序一致性标度矩阵的4条简单规则[1]，建立系

统目标集关于重要性的二元比较矩阵β=（βij），式中：β做二元比较时，目标i对j关于重要性模糊标度。 2. 根据二元比较矩阵β，通过式（3）构造相及矩阵[5]Φ。

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ij为目标i对j关于重要性

3. 通过式（4）、（5）确定权重，并对所的权重进行归一化处理。

??11?????21?12?22?1m??2m???(?)ij?????m1?m2??mm?且满足条件

0??ij?1,i?1???ij??ji?1??ij?0.5,i?j??

17

?1??/????2112????m1/?1m?12/?211?m2/?2m?1m/?m1??2m/?m2????1?(3)

?'???1',?2',?m'???1,?21/?12,,?m1/?1m?（4）

mmm??????1,?2,?m????1/??i,?2/??i,,?m/??i?i?1i?1i?1??（5）

计算相对隶属度

?1

a?pp?n???????(1??)A?xij?h????i????i?1????u'?1??i为指标权重；a为优化准则参数，a=1为最小?ihpn????????i???A?xij?h?????i?1?????

一乘方准则，a=2为最小二乘方准则 ；p为距离参数，p=1为海明距离，p=2为欧氏距离。a、p称为可变模糊模型参数，通常有四种组合：（1）a=1，p=1；（2）a=1，p=2；（3）a=2，p=1；（4）a=2，p=2。最后对求得的四组U，进行均值，判断方案优劣。 归纳：

1、由目标函数和约束条件确定可行方案集D及相应目标值矩阵G 2、目标优属度矩阵R（越大越好和越小越好两个公式） 3、目标权向量W选择 4、加权欧氏距离F最小

5、解dF/dugj=0，得模糊分划矩阵U，优属度最大原则得优选方案 评价：传统的模糊综合评判模型依赖于隶属函数的确定往往带有较强的“主观任意性”,且不同的函数组合对评判结果的影响较大,故评判结果有时难以令人信服. 从目前业已取得的一些应用成果来看,当方案优选中考虑的因素定量指标较多时,利用本文所述模糊优选模型得到的结果是合理的,同时也是令人信服的。

（1）推导过程必须论述其步骤与书写公式：1）论域U内，n个满足约束集的非劣方案决策集、每个方案有m个目标组成对决策集D的评价目标集公式，写出相应的多目标矩阵；（2分）2）写出越大越优和越小越优的优属度计算公式（2分）；3）多目标优属度矩阵（1分）；4）最优相对优属度、最劣相对优属度矩阵（1分）；5）多目标权矩阵（1分）；（可写二元对比权计算方法公式，（2分）；6）与优（或劣）决策差异距离公式（1分）；建立加权距优（或劣）距离公式（1分）；8）建立优化准则：决策j的加权距优距离平方与加权距劣距离平方之和最小，即目标函数公式（3分）；9）求导解得决策相对优属度矩阵（3分）；10）计算决策方案优属度矩阵，按照方案隶属度最大原则求得最优（满意）方案公式（1分）；

（2）优缺点评价：1）优点。基于多目标优化理论构建的多目标函数和二元对比计算权重公式，简单、可操作，较好的考虑决策者的经验；求解模型假定合理，推导严密。可行方案生成与优选的相对性，可实现多目标复杂系统快速求解，其时效性可控制在互可原理“精确且有意义”域内；（3分）2）缺点。当目标数

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目多到一定程度时，目标权重及其优属度计算结果趋于均匀化，则难以选择有意义方案。（1分）

13.简述广义风险的定义及其表达式。利用降雨预报和洪水预报信息的防洪预报调度风险分析包括哪些内容？各部分之间关系及其研究的关键问题是什么？

答：广义风险是指某一事件在其特定的时空与相关环境下所发生的不利事件及其概率与相应的损失程度。包含三个基本要素：不利事件、不利事件发生的概率和不利事件所导致的损失。

广义风险两种表达式：1）某一事件失事的概率或某一系统处于非正常状态的概率R=P{S(t) ∈U } =1-{S(t ) ∈S}；式中：S(t)—t 时刻系统状态，S—所有可能正常运行状态的集合，U—所有非正常运行状态的集合，R—风险

2）某一事件的不利事件的损失程度及其发生的概率R=f(p,c)；式中：p—不利事件发生的概率，C—不利事件发生所带来的损失，R—风险

风险分析就是对事件不利的影响要素进行识别，对不利事件发生的概率及其相应损失做出定性或定量的估计，对评价结果进行处理与决策的过程。即所谓的风险识别、风险估计、

风险评价、处理与风险决策。

根据风险分析的目的意义中提到所需回答的问题，其风险分析至少应包括： 洪水预报的风险

降雨预报的风险两部分。 (1) 洪水预报的风险

①风险识别与估算。风险影响因素识别-总量、峰、峰现时间预报误差分析；风险事件识别与风险率计算，常以超校核洪水位事件或超下游防洪安全泄流量事件或超规范允许误差预报作为风险事件识别标准，并估算其误差分布规律； ②风险评价，风险的综合指评价指标选择与评价方法选择，如二阶矩法评价洪水预报方案的风险或误差可承受域的可靠度；超校核水位风险率与最大风险率评价洪水预报调度的风险等； ③风险决策，指洪水预报方案是否可用于预报调度中，即它的风险是决策者是否可承担，及承担的相应措施。

(2)降雨预报的风险

短期或中期降雨预报信息用于预报调度中的风险分析内容基本同（1）之①~③。 风险的影响因素是不同预见期的降雨预报误差，鉴于目前调度中应用气象信息尚没有一个允许误差的标准，故暂从严要求给出一个标准，即“漏报”就是风险事件，进而分析误差分布律与估算风险；

风险评价，应用实施调度方案后超校核洪水位的风险率或最大风险率评价； 风险决策，指降雨预报信息是否可用于调度，即它的风险是决策者是否可承担，及承担的相应措施。

14.利用降雨预报信息的汛限水位动态控制狭义的无雨预报的极限风险计算的基本假定及其计算方法，你如何评价它？

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答：(1) 基于洪水预报误差分布律分析成果，研究洪水预报应用于汛限水位动

态控制中的风险计算方法。如改进的一次二阶矩法，预报调度规则确定汛限水位上限的超校核洪水位的极限风险率与期望风险计算方法等。 (2) 基于降雨预报误差分布律分析成果，研究降雨预报应用于汛限水位动态控制中的风险计算方法。如极限风险率法、最大可能风险率法和期望风险率法。 考虑降雨预报的风险率计算方法的定义与基本思想 尽管气象部门降雨定量预报有误差，经分析: (1) “小雨”以下量级预报可用于实时调度中；

(2)尤其是“无雨预报”信息可信度最高，专家建议先用于汛限水位动态控制研究；

(3)灾害性的天气及台风预报水平有很大提高，有一定信度；

1)考虑“无雨预报”选定汛限水位控制值ZLd的极限风险率PZ无雨极，等于漏报条件下发生校核标准洪水(或上下游防洪标准洪水)的频率。即 PZ无雨极(ZLd,Zm0)=PP(X>0)×PZ(ZLd,Zm0) 0<=PZ无雨极(ZLd,Zm0)<=PZ(ZL0,Zm0)； 0 <= PP(X>0) <= 1

假定“无雨预报”漏报与发生设计标准洪水是两个独立随机事件。此假定基于两点：一是降雨预报量值基于成因分析，误差是随机的，其分布受预报理论,手段,人的理论实践水平等因素影响，随着预报理论提高和先进工具及手段的应用，误差越来越小；二是设计洪水是依据历史样本统计规律，使用时不受人为因素制约的纯随机事件。

面临时刻并非任何条件下都可能发生设计标准洪水，只有在“无雨预报”漏报的条件下才有可能发生设计标准洪水。

2)考虑“无雨预报”选定动态控制汛限水位值，若发生漏报，可能遭遇各种频率的漏报降雨量X(Pi)，则由ZLd起调求不同漏报降雨量所形成洪水的最高洪水位值Zm[ZLd, X(Pi)]，相应的超过原设计调洪最高水位(或回水退赔高)Zm0 的最大频率， 称为考虑“无雨预报”动态控制汛限水位值的可能最大风险率： PZ无雨可能(ZLd, Zm0)= PZ(ZL0, Zm0)

基本假定:新理念给出的定义6-4 基于成因分析，即相信气象部门“无雨预报”信息。未来发生的暴雨服从“无雨预报”的实际降雨频率分布。原设计的校核标准洪水暴雨是小概率事件，偶于漏报概率中，随着“无雨预报”水平的提高，它趋于“不可能事件”，这与要求全汛期实时调度中时刻“预防设计标准洪水发生”的现行洪水设计理念完全不同。

3) 考虑“无雨预报”选定动态控制汛限水位值，若发生漏报，可能遭遇各种频率的漏报降雨量X(Pi)，则由ZLd起调求不同漏报降雨量所形成洪水的最高洪水位值Zm[ZLd, X(Pi)]，相应的超过原设计调洪最高水位(或回水退赔高)Zm0频率PZi{Zm[ZLd, X(Pi)]}的期望值- - PZ无雨期望(ZLd, Zm0), 称为考虑“无雨预报”动态控制汛限水位值的期望风险率。

相应的超过原设计调洪最高水位(或回水退赔高)Zm0频率PZi{Zm[ZLd, X(Pi)]}的期望值: PZ无雨期望(ZLd, Zm0), 称为考虑“无雨预报”动态控制汛限水位值的期望风险率。可采用离散化期望公式计算:

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答案一：

?i?1nPZ无雨可能i{ZLd,Zm0 }??Pi利用降雨预报信息的汛限水位动态控制风险分析的基本假定：假定“无雨预

报”漏报与发生设计标准洪水是两个独立随机事件。此假定基于两点：一是降雨预报量值基于成因分析，误差是随机的，其分布受预报理论,手段,人的理论实践水平等因素影响，随着预报理论提高和先进工具及手段的应用，误差越来越小；二是设计洪水是依据历史样本统计规律，使用时不受人为因素制约的纯随机事件。

狭义风险计算方法：

1)调洪最高水位～汛限水位～频率复相关曲线计算 2)降雨预报水平极差的汛限水位动态控制风险计算

3)利用“无雨预报”信息的汛限水位动态控制极限风险计算 4)利用“无雨预报”的汛限水位动态控制可能最大风险率计算 答案二：

基本假定：气象专家基于大气环流与天气形势数值分析与卫星与雷达等先进工具观测成果所提供未来一定预见期内的降雨量级预报信息是基本可信的，面临时刻预报未来24或48h无雨，则遭遇校核标准洪水或下游防洪标准洪水可能性趋于零，故无需时刻预防这类洪水。

狭义风险计算方法，其狭义风险定义为：用洪水预报调度方式调节原设计的各种频率洪水，若某一频率的洪水的调洪最高水位正好等于批复的校核水位Z0m ，则这一频率即是洪水预报调度方式的风险率，亦可用

PZ (ZL) = PWk{ Zm(WPk, ZL，P.M)=ZA} ≤ P(ZL0,Zm0) Z低≤ ZLi ≤ Z正

式中Z低—汛前最低消落水位；Z正—正常水位；ZL0,Zm0—原设计汛限水位，校核洪水位。

16.简述水利系统预报调度理论与方法研究的关键问题及其研究趋势。

答：1.系统输入—长中短期降雨与径流预报的关键问题：提高预报精度、决策可

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靠性要求、延长预见期、误差可承受、防洪兴利效益期望

2.水利系统转换体-“预报调度理论与方法”的关键问题： (1)输入信息可利用准则：

(2)约束域可行方案生成关键：状态,决策,策略空间动态控制域值的安全经济设计方法；协调各种目标的调度原则,标准,方式与规则安全经济设计方法

(3)目标函数建立：基于多目标准则构建协调各部门获得综合效益最大目标函数；

(4)权重矩阵建立：基于效用理论,探求多阶段,多层次,多目标的权重赋值方法

(5)快速求解技术：基于相对论的可行方案快速生成法,决策者可参与的人机交互法,基于有限可行集的模糊优选解法

3.水利系统输出的关键问题：（1）效益分析关键问题：效益分类、效益分摊、效益计算方法、效益评价、指标体系构建、权赋值方法

（2）风险分析关键问题：风险识别、风险定义、风险估计、风险评价、风险决策

两者关键：评价决策方案

4.系统环境的关键问题：安危因素：社会安全文明度标准,构建,维护；无规矩不成方圆：国颁预报调度管理标准,法令,规范,通则,导则等科学制定与实施监督；效益保证：健全水利系统管理体制；防患于未然：工程结构安全检测分析系统设计,建设,运行,维护；参数稳定的基础：流域水文气象与自然地理特性及人类活动客观描述和系统响应分析；正常运行措施：预报调度信息遥测,查询,处理,决策计算机自动化系统建设,运行与维护更新。

关键问题研究趋势：1.系统输入：1)洪水分布式预报研究2)长,中,短期气象与水文耦合预报研究3)概率预报与集合预报研究4)基于可承受误差的预报方法可利用性研究

2水利系统转换体：1)基于向量优化和效用理论的复杂水利系统快速求解技术研究

2)多层次,多阶段,多目标,多人决策,综合信息自动测报预报调度系统开发设计

3.水利系统输出：1)风险估计与评价新方法2)效益链,指标体系构建3)假定的可靠性证明

4.系统环境：1)标准,法令,规范,导则制定2)径流及系统运行对人类活动的响应研究

15.简述水利系统预报调度理论与方法研究的关键问题及其研究趋势。

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16.请画出水利系统预报调度理论方法体系结构框图，简述你对各层次关系的理解。其基本理念、假定、属性及环境是什么？

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第一层：理念（主导层）

第二层：属性、方向、定位、环境（关键层）

第三层：可利用信息、预报调度方案生成、决策、实施（核心层） 第四层：输出：效益、风险计算、管理（检验反馈层）

1基本理念：综合利用现代科学技术提供的一切有用信息(长中短期的径流预报,降雨预报,面临时刻上下游流域及补偿水库实际水雨工情等),安全经济地将系统面临时刻或未来某一时期的状态与决策向量控制在设计的可承受的约束域内. 2基本假定： 1)“设计标准暴雨洪水事件是各级降雨预报漏报条件下的随机事件,在‘无雨’或‘小雨’预报条件下发生的概率趋于零,为不可能事件;而在大雨以上量级预报条件下发生的概率极高,为可能事件;

2)洪水与中长期径流预报误差水平=方案参数率定的误差水平; 3)状态和决策向量约束域设计所依据的历史资料重演;

4)基于状态与决策向量论域空间的某一子集优选满意决策方案; 5) 既定环境不变的狭义风险分析;

3.属性：包括定向和定位。定向的宗旨-目的是不增加或降低系统调度设计的风险,且获得更大防洪安全和水利资综合源利用效益；定位包括范畴和环境，范畴是指防洪与兴利实时预报调度，环境是指当代气象水文,自然地理,系统工程状况,社经人文状况,现今降雨、径流预报水平。

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设计的兴利调度方式及规则类型

1）水库与下游区间径流补偿灌溉供水方式:灌溉需水流量减去区间补偿流量等于水库放水量

2）结合灌溉发电方式:若灌溉停水则发电停止;当进入弃水期,则按照装机容量发电 3）工业和民用水采取固定供水方式:在调度图保证供水区内按设计供水;当水位处于减少供水区,则在保证民用水前提下,可减少灌溉和工业供水 4）发电为主水库的变出力发电方式,按照其在电力系统工作位置,依据设计的调度图发电

5）有生态环境需水要求,应按最低保证流量方式供水

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