双牌水库洪水预报调度系统的研发及应用分析

…
ＰＥ Ｓ Ｒ － ＞ Ｍ， Ｓ的计算式 Байду номын сангаас ：
Ｒ ＝ Ｓ Ｐ Ｅ ）咫 Ｓ （＋ ＿ － ×
Ｂ ｌ Ｒ Ｐ Ｅ（ ＝ － Ｗ Ｗ。＋ （一Ｐ Ｅ Ａ ）＋ ） Ｗ １ － ＋
ｍ
（ ） 自由水蓄水 容量 曲线及 尺Ｓ计算 。 ２ 在产流 面积 Ｆ 上 自由水蓄 水容 量分 布是不 均匀 的 ． Ｒ Ｓ 不是 常数 。实 际情 况是饱 和坡 面流的产 流面积 是不断 Ｍ 变 化的。与 张力 水 蓄水 容量 曲线 一样 ， 也采用 抛物线来 表
发 是 成功 的 ， 可在 类似 奈 件 水库 进 行 推 广 ， 为流 域梯 级 开发 的 水库 库 群联 合 优 化 调度 奠 定 了基 础 。
【 关键词 】 双牌水库 洪水预 报调 度 系统
研发
应用
技 术 、 成 内容 。 主 要 包 括 水 文 预 报 模 型 抽 象 设 计 、 持 集 支
设 计 、 种 功 能 清 晰 组 件 开 发 ， 型 ＷＥ 各 大 Ｂ应 用 软 件 远 程 测 试 环 境 与 开 发 模 式 ，最 终 实 现 了基 于 模 型 驱 动 的 分 布
式 ＷＥ 应用 。 Ｂ
含利 用 任务 为防 洪 、 电 、 溉和 航运 等 。右 干渠 渠首 发 灌
十引 水 流 量 ２ ／，设 计 灌 溉 面 积 ２１ ５ｍ３ ｓ ．３万 ｈ （２万 ｍ ３
Ｉ
，
２ 双牌水 库洪 水预 报调 度 系统采 用的模 型
及计算方法
２ １ 双 牌 水 电 站 洪 水 预 报 模 型 ．
实 际 灌 溉 面 积 ２Ｏ ．７万 ｈ ３ ｍ （ １万 亩 ） 设 计 发 电 装 机 。 为 ３４ ｘ ５ＭＷ ， 年 平 均 发 电 量 ５８ ￣ ０ ｋ ・ 。 多 ． １ Ｗ ｈ ５
、ｓ Ｍ Ｍ
、
Ｓ ＭＭ＝ Ｉ Ｅ ＞ Ｍ （＋ Ｘ） Ｓ ｃ
ｒ — Ｌ １
上 面 公 式 中 。 。 别 为 时 段 始 、 （ 时 段 始 ） ， 分 末 下 的
蓄 水 量 ， Ｒ， 别 为 时 段 雨 量 、 产 流 量 和 蒸 散 发 量 。 Ｐ， Ｅ分 总
Ａ
式 中 卜
层 土壤含 水量 ＷＵ ＷＬ、 、 ＷＤ（ ＷＵ ＷＬ ＷＤ） 肘、 Ｗ＝ ＋ ＋ ， Ｅ、 分别 表示 总 的土壤蓄水 含量 。 蒸散 发量 和土壤 含水量 。 蒸发 器观测 资料 往往 不 能代 表全 流域 的情 况 ．需要 将测 点 的资料 Ｅ ａ采用一 个折算 系数 Ｋ Ｅ转 化 为流 域的蒸
Ｅ ； 中流 出流 系数 ； ｘ壤 地下径 流 出流 系数 Ｋ Ｇ。
Ｉ 地 裴
螬
２３２ 汇 流 计 算 ．．
（ ） 自由水 蓄水库 。 １ 三水源新 安 江模 型采 用一个 自由水 蓄水 库进 行水 源 划分 。自由水 蓄水库结 构反 映了包 气带 的垂 向调 蓄作用 。
为 了提高 洪水 预 报 的时 效性 和 准确 度 ，做 出更科 学
望的 洪 水 调 度 ， 电 站 先 后 于 ２ ０ ０ ０年 和 ２ ０ ０ ４年 与 大 连
文 模 型 参 数 值 ， 到 一 组 理 想 参 数 ， 模 型 的 模 拟 值 尽 可 找 使 能 接 近 实 际 观 测 值 。由 于 洪 水 过 程 预 报 的 复 杂 性 ， 一 的 单
散 发 力 ， Ｅ＝ Ｅ ． 即 ＦＫ Ｅ 。
双牌 水库 洪水 预报 调度 系统 采用 了 三水 源新安 江模
型 ， 采用 蓄 满产 流计 算 产 流量 ； 流 成 分 分为 地 面 、 即 径 地
下和壤 中流 三种 ； 用三层 蒸散 发计 算模 型 ， 种水 源均 采 三
按 线 性 水 库 计 算 河 网 总 入 流 。河 网 汇 流 采 用 分 段 马 斯 京
双 牌 水 库 洪 水 预 报 调 度 系 统 基 本 情 况
概 念 性 降 雨 径 流 模 型 是 洪 水 预 报 的 基 本 方 法 ，模 型 结 构确 定后 ， 数 就成 为影响 预报 精度 最主要 的 因素 。 参
２２ 参 数 率 定 准 则 ．
水 文 模 型 参 数 优 选 的 任 务 和 Ｅ 标 主 要 是 通 过 调 整 水 ｔ
目标 值 很 难 全 面 反 映 洪 水 过 程 所 有 特 征 ， 因此 ， 标 函 数 目
Ｅ大 学 共 同 开 发 了 双 牌 水 库 洪 水 预 报 调 度 系 统 ，该 系
含 双 牌 水 电 站 洪 水 预 报 模 型 参 数 率 定 和 双 牌 水 电 站
预 报 调 度 及 兴 利 计 算 软 件 。同 时 提 出 了 基 于 Ｊ Ｅ ２ Ｅ平 水 电 站 预 报 调 度 系 统 解 决 方 案 ，解 决 了 相 关 的 集 成
一
【卜 ） ｌ 击 一ｌ － （
’
流域蒸 散发 则采 用 三层蒸 发计 算模 式 。输入 是蒸 发 器实 测水 面 蒸发 和 流域蒸 散发 能 力的折 算 系数 ．深 层 蒸发 系数 Ｃ 上层 蓄水容 量 ＷＵ 下层 蓄水 容量 ＷＬ 以 ， Ｍ， Ｍ，
及 深 层 蓄 水 容 量 系 数 ＷＤ 。 蓄 水 容 量 之 间 的 关 系 为 Ｍ
术
将 产流 量 Ｒ（ 自由 水 】 进 入 自由水 蓄 水库 ， 即 先 根据 蓄 满
Ｗ ｊ ＬＩ Ｓ
ｍ ｊ 制壤 Ｆ
毫
产流 概 念 ， 流面积 （ ） 的降雨 Ｐ 产 上 Ｅ全 部 产 生 径 流 ， 进
入蓄 水库 ，Ｅ成 了 自由水 蓄水 库补 给量 。在 产流 面积 上 Ｐ 蓄水 库设 置 两个 出 口， 出 流系 数分 别 为 ＫＳ 、 其 Ｓ ＫＧ， 流 产
的 选 择 对 优 选 结 果 至 关 重 要 。一 般 来 讲 ， 优 选 模 型 参 数 在 时 ． 要考 虑洪 水过 程 的如下几 个 方面 的特征 ： 需
４１
林阳华 ，双牌水库洪水预报调度系统的研发及应用分析 ，
（ ）模 拟 流 量 过 程 与 实 测 流 量 过 程 保 持 水 量 平 衡 ； １
Ｒ Ｇ ｌ
—
ｌ１‘１ 入－ｊ－ ｊＨｌ 【ｒ Ｂ Ｂ１ Ｇ Ｇｃ
附图
新安 江 模 型 结构
量 Ｒ进入 自由水 水库 内 。通 过两 个 出流系 数和溢 流方式
分成地 面径 流 （ Ｓ 、 中流 （ Ｓ 和地 下径流 （ Ｇ） 地 下 Ｒ ）壤 ＲＳ ） Ｒ 。 径流再 通过 地下 水库 调蓄 。得 到地下 水对 河 网 的总人 流 豫 Ｇ， 中流 （ ｓ 可 以认 为 已是对 河 网 的总 人流 豫 ｓ ， 壤 ＲＳ ） Ｓ
２３１ 产流计 算 ．． 新安江流域水 文模型产流总量计算用蓄满产流模型 ， 其
降雨径流关 系可用流域蓄水容量 曲线来表达 ， 流域蓄水容量
水量 ，流域蓄水容 量不均 匀系数 Ｂ及不 透水 面积参数 Ｉ ｏ假定降雨开始时流域实际蓄水量 Ｗ０降雨量 Ｐ 蒸散发 ＭＰ ， ， ＇
，
，和地 下径 流 ＲＧ 。若 蓄 曲线采用 Ｂ次抛物线型。产流参数主要有 ３个 ： 流域最 大缺 其 相应 的 出流分别 得 到壤 中流 Ｒ 水 库 的蓄 量为 Ｓ 设蓄 、 为线性 关系 ， ， 泄 则有 ：
相 加 ， 到 流 域 出 口的 总 出 流 过 程 。 得
Ｋ ．主要 由暴雨 形成 ， 暴雨 主 要集 中在 ４ ６月 ， ～ 占全 年雨
内 ４ ．％ ． 的 年 份 可 达 ６ ％左 右 ， ５９ 有 ０ ７月 以 后 ， 要 受 副 主 苷高 压 控 制 ， 气 炎 热 ， 晴 少 雨 ， 发 量 大 ， 期 属 干 天 久 蒸 此 雨 季 节 ：～ ０月 有 时 受 热 带 风 暴 影 响 ， 库 流 域 内 会 ９１ 水 到 暴 雨 。其 主 要 水 文 气 象 特 点 是 ： 温 高 、 度 大 、 气 湿 雨 充沛 ， 水 陡 涨 陡 落 ， 流 迅 速 ， 典 型 的 山 溪 性 河 流 。 洪 集 为
＝
“ ￡ 咐 。 出 是 上 、 、 各 层 的 流 域 蒸 肘＋ 输 下 深
（ ）模 拟与 实测流量 过程形 状基本 一致 ； ２ （ ）洪 峰流量 、 现时 间较好 的吻合 。 ３ 峰
２３ 三 水 源 新 安 江 模 型 ．
散 发 量 Ｅ Ｅ Ｅ 它 们 之 间 的 关 系 为 Ｅ Ｅ ＋ Ｌ Ｅ 各 Ｕ、Ｌ、 Ｄ， ＝ Ｕ Ｅ ＋ Ｄ，
新安江 三水 源模 型 。 用 次抛物 线 型 自由水 蓄 水 曲
线 进 行 水 源 划 分 ， 总 径 流 划 分 为 地 面 径 流 （ ）壤 中 流 将 ＲＳ 、
干连续 演算法 。三水 源新安 江模型结 构如 附图 。
输 出
（ Ｉ 和地下径 流 （ Ｚ种径 流成分 。三水 源模 型 须 ４个 Ｒ） ＲＧ） 参 数分 别是 ： 自由水 蓄 水 容量 Ｓ 自由水 容 量 分 布指 数 Ｍ；
Ｒｓ ＝ Ｓ Ｓ Ｆ Ｓ ＫＳ ｘ ｘ Ｒ ＲＧ＝ ＫＧｘ ｘ Ｒ Ｓ Ｆ
所 产 生 的径 流深 为 Ｒ， 主要 径 流 计 算 公 式 如 下 ： 则
当“ 水 库 ” 蓄 水量 达 到蓄 水 容量 Ｓ 后 ． Ｍ 即地 面径 流
Ｓ 这就是 饱和坡 面流概 念 。当 Ｓ Ｐ Ｅ＜ Ｍ， Ｓ－； ． ＝ － ￣Ｓ Ｒ － 当 ｓ Ｏ ＋ 当 Ｐ Ｅ Ｏ 则 产流 ， －＞， 否则 不产 流。产流 时 ， 径流深 为 Ｒ Ｒ ， 的计算 。 分为下列 两种情 况： 可 （ ）当 ｐ Ａ＜ １ － 时
《 南 水利 水 电） ０ １年第 ４期 湖 ２１
（ 南省 双牌 水 电站 永州 市 湖 【 摘
４ ５０ ） ２ ２ ３
要 】 为提 高洪水预报 的时效性 和准确 度 ， 学合 理调度洪水 ， 科 双牌水 电站与 大连理 工大学