河道洪水演进与错峰调度模型方法组件化及系统案例分析

发布时间：2020-07-02 20:43

【摘要】：从流域洪水到河道洪水,洪水的演进、干支流洪峰遭遇、用水库实施错峰调度等一直是传统研究主题,都很重视,但都没有十足的调控把握。河道洪水的发生发展,特别是与河道相关的水库能够发挥多大作用,决策者十分关注。对河道洪水事件研究成果多,但受动态变化和不确定性影响,河道洪水灾害仍然是频发、广发,对人们的生产、生活造成了严重影响,洪水事件发生的随机性和发展过程都有极大的不确定性,应对过程中,对洪水演进和错峰调度的可视可信可管理手段极为需要。围绕这一重要需求,本文采用组件技术,将洪水演进及错峰调度的模型方法粒度化为可控单元,按照组件标准把每个单元封装成组件,建立了模型方法组件库:以组件库为基础,提出了“人机交互”洪水错峰调度和适应性错峰调度两种调控方式;以渭河流域陕西段为研究对象,基于综合集成平台,采用知识图和组件搭建了河道洪水演进及错峰调度的仿真系统,为河道洪水的错峰调度决策提供了一套可行的应用尝试。论文主要内容及研究成果如下:(1)河道洪水演进及其模型方法组件化。对河道洪水演进的经典马斯京根模型方法进行了介绍和分组单元化分析,采用组件技术封装了马斯京根模型方法,实现了河道洪水演进模型方法的组件化。(2)洪水错峰调度模型方法组件化及调度方式研究。水库调度的模型方法多,但实际应用上不灵活,脱离实际,同样可以采用组件技术对调度模型及方法组件化。针对单库和多库防洪调度分别建立了优化调度模型,并将其组件化,建立了洪水错峰调度模型方法组件库;为了提高调度过程中灵活适应性及可操作性,提出了“人机交互”下的洪水错峰调度和适应性错峰调度的两种错峰调度方式。(3)基于综合集成平台,开发实现了河道洪水演进及错峰调度仿真系统。在知识可视化技术、组件开发技术的基础上,以渭河流域陕西段为对象,基于综合集成平台,搭建了河道洪水演进及错峰调度的仿真系统,实现了“人机交互”及适应性强的可视化洪水调度决策。(4)以渭河“11.9”洪水事件为例开展了模拟仿真。对照渭河“11.9”洪水的实际发生发展过程,用开发的河道洪水演进及错峰调度仿真系统模拟仿真了“11.9”洪水的演进过程,用适应性错峰调度和“人机交互”错峰调度两种调度方式进行了人为控制下的对比验证;在洪水演进的过程中,把预警、应急响应、应急预案等关联;在水库有限的调蓄能力下,提高了错峰的效果,特别是可视化的过程,让洪水的发生发展都能够有所掌控,考验了系统的可行与有效。
【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TV122;TV87
【图文】：

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1 绪论1.4.2 技术路线根据本文研究内容，本文的技术路线如图 1-1 所示：（1）针对河道洪水演进，对洪水演进模型方法的组件化进行研究（2）针对河道洪水错峰调度，建立单水库及多库优化调度模型，并将模型和求解方法封装成组件，同时对“人机交互”下的错峰调度和适应性错峰调度 2 种方式进行研究（3）在综合集成平台的支撑下，采用组件技术、知识可视化技术对渭河河道洪水演进及错峰调度仿真系统的搭建进行研究。（4）以渭河流域 2011 年 9 月的一次洪水事件为例，对系统进行应用，验证系统的合理性和可操作性。

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图 2-1 渭河关中段河道概化图Fig.2-1 Schematic diagram of the middle section of Wei river泾河是渭河的最大支流，全长 455.1 km，流域面积 45400 km2，占渭河流域面7%[79]。流域面积超过 1000 km2的支流有左岸的马莲河、三水河、浦河和红河，右、凌河和绵河。其中，马莲河是泾河的最大支流，全长 374.8 km2，流域面积 19100 观和流域面积的 42%。北洛河是渭河的第二大支流，全长 680 km，流域面积 26900 km2。渭河流域的流 1000 多 km2。其中葫芦河是北洛河的最大支流，全长 235.3 km，流域面积 54400 洛河流域面积的 20%。.3 水文气象渭河流域位于干旱和湿润地区之间的过渡带，属于大陆季风气候。春天温暖干燥热多雨，秋天凉爽湿润，冬天寒冷多雨。年平均降水量为 572 mm，降水的空间是南方多而北方少、山地多而盆地和山谷少。其中，秦岭山区的降水量超过 800 部华山地区和西部太白山地区的降水量超过 900 mm，但渭北地区的平均降水量mm，有些地区甚至低于 400 mm，降水的区域分布很不相同[80]

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