專利名稱：：洪水再分配方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及梯級水庫群設(shè)計洪水計算中同頻率地區(qū)組成法中相應(yīng)洪水的一種再分配方法。
背景技術(shù)：
：近年來，我國在水能資源較豐富的河流上逐漸形成了梯級水庫群開發(fā)的局面，計算受上游梯級水庫群影響的設(shè)計洪水日益復(fù)雜。現(xiàn)行的同頻率地區(qū)組成法中相應(yīng)洪水的再分配原則性地推薦了"其余分區(qū)發(fā)生的相應(yīng)洪量用典型洪水的組成比例進(jìn)行分配"。若上游某分區(qū)與設(shè)計斷面同頻后，相應(yīng)洪水過程的區(qū)間包含有多個分區(qū)，則需將相應(yīng)洪水過程按典型洪水在這些分區(qū)上相應(yīng)洪量的比例再分配到各個分區(qū)。但在實際應(yīng)用中，某分區(qū)各頻率相應(yīng)洪水的各時段洪量與相應(yīng)洪水典型過程的時段洪量比值時常差異明顯，導(dǎo)致推算的相應(yīng)洪水過程線在不同時段交接處發(fā)生突變(如圖l)，若將洪水過程進(jìn)行手工修勻，工作量大且有一定的隨意性，也難以保證各時段內(nèi)及全過程水量平衡，難以達(dá)到設(shè)計洪水計算要求。相應(yīng)洪水成果是工程設(shè)計洪水地區(qū)組成分析計算的重要部分，工程設(shè)計洪水成果是確定工程規(guī)模及效益的主要設(shè)計依據(jù)之一。因此方便準(zhǔn)確地獲得相應(yīng)洪水的再分配方案是十分重要的。而確定相應(yīng)洪水再分配的就是依據(jù)洪水再分配方法?，F(xiàn)行相應(yīng)洪水過程再分配的基本原理和計算方法現(xiàn)行水利水電工程設(shè)計洪水計算規(guī)范對于其余分區(qū)相應(yīng)洪水的再分配，允許"按典型洪水在這些分區(qū)洪量的相應(yīng)比例再進(jìn)行分配"。按照現(xiàn)行規(guī)范相應(yīng)洪水的分配方法，按圖2混聯(lián)型梯級水庫群位置關(guān)系，首先計算C與D同頻后的相應(yīng)洪水過程，將C水庫斷面同頻率放大后的設(shè)計洪水過程Qp。i演算到D水庫斷面Qp〃e,i，再與D水庫斷面同頻率放大后的設(shè)計洪水相減，即得C水庫與D水庫同頻后的相應(yīng)洪水過程Qcc,D,i(如圖3，圖4所示)Qcc,d,i=QPd,「Qp〃c,i(i=1、2、3、.、n)(1)再將C水庫斷面典型洪水過程Qc,i演算到設(shè)計水庫D斷面得Qc,i〃，并與設(shè)計水庫D斷面典型洪水過程QD,i相減，得到C水庫與D水庫同頻后相應(yīng)過程的典型洪水過程Qd。,i(如圖3，圖4所示)Qdc,D,i=QD,i—Qc,i〃(i=1、2、3、.、n。)(2)根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范條文解釋的方法，若C水庫與D水庫同頻后的相應(yīng)洪水過程Qcc,D,i包含有多個分區(qū)，則需將相應(yīng)過程分配到同頻后剩余的各個分區(qū)，分配的方法為"按典型洪水在這些分區(qū)洪量的相應(yīng)比例再進(jìn)行分配"。分別計算剩余的各分區(qū)相應(yīng)于設(shè)計水庫D斷面典型年各最大時段洪量時間對應(yīng)時段的典型洪水洪量，同時計算同頻后相應(yīng)洪水過程及相應(yīng)洪水過程典型洪水的對應(yīng)時間段的洪量，分別計算剩余各分區(qū)典型洪水過程各相應(yīng)時段的洪量占相應(yīng)過程相應(yīng)時段洪量的比例，按比例分配同頻后相應(yīng)洪水過程相應(yīng)時段洪量。如圖5所示，若t時段相應(yīng)于設(shè)計水庫D斷面為某一時段最大洪量時段，將其余各3分區(qū)典型年洪水過程演算或平移到設(shè)計水庫D斷面，即可計算各分區(qū)相應(yīng)時段t內(nèi)的典型洪水過程洪量Wdx，計算C水庫、D水庫同頻后相應(yīng)洪水過程各頻率的相應(yīng)時段的洪量WPc,d，以及相應(yīng)洪水典型過程相應(yīng)時段洪量Wde,D，根據(jù)上述相應(yīng)洪水過程再分配方案，其余分區(qū)分得的相應(yīng)洪水洪量可以表示W(wǎng)px為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>將分得的相應(yīng)洪水洪量Wpx放大所在分區(qū)的洪水過程典型，即可得到所在分區(qū)分得的C、D水庫同頻后相應(yīng)洪水的相應(yīng)洪水過程?，F(xiàn)行計算方法的不足現(xiàn)行規(guī)范推薦的相應(yīng)洪水過程再分配方法有較好的理論基礎(chǔ)，在計算的相應(yīng)洪水過程與相應(yīng)的典型洪水過程形狀相似的情況下，規(guī)范推薦的方法能夠取得比較好的效果。但是在實際的大中型水利水電工程設(shè)計洪水分析計算中，對于出現(xiàn)有多個具有調(diào)節(jié)性能水庫的梯級水庫群開發(fā)局面的流域而言，往往是流域面積大，流域上、下游暴雨洪水特性不一致，流域上、下游各斷面設(shè)計洪水參數(shù)變化較大。特別是當(dāng)設(shè)計洪水的Cv、Cs值差別較大時，將導(dǎo)致流域上、下游各設(shè)計斷面的設(shè)計洪水過程形狀差異較大，此時進(jìn)行上、下游同頻計算的其余分區(qū)的相應(yīng)洪水過程與相應(yīng)洪水過程典型的形狀將出現(xiàn)較大差異，如圖1所示，造成推算的相應(yīng)洪水過程線在不同時段交接處發(fā)生突變。典型過程即典型洪水過程，是從實測的洪水中選取的對工程較為不利的洪水過程。同頻率法即按同頻率洪水組成法擬定設(shè)計洪水地區(qū)組成，即區(qū)間洪水與設(shè)計斷面洪水同頻率、上游水庫為相應(yīng)洪水，或上游水庫洪水與設(shè)計斷面同頻率、區(qū)間為相應(yīng)洪水，再按各自的洪量控制放大同一典型洪水，推求區(qū)間及上游水庫的設(shè)計洪水。洪水總量控制即各時間段(一般是1天、3天、7天、15天等等，根據(jù)工程特點選一個時間段或幾個時間段)放大后的過程計算的各時間段洪量應(yīng)等于設(shè)計的洪量，過程控制即放大后的過程不能有突變、過程較平順，符合一般的洪水過程規(guī)律。節(jié)點，即洪水過程的各時間點，根據(jù)工程特性可選每小時、每2小時、每3小時等等。水量平衡原理是指上游各分區(qū)洪水過程匯總后應(yīng)與匯總斷面的洪水過程各時段洪量一致。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種新的，更方便準(zhǔn)確的洪水再分配方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是采用典型過程各節(jié)點的某分區(qū)洪水過程瞬時流量與相應(yīng)洪水過程瞬時流量比例進(jìn)行相應(yīng)洪水過程的再分配；具體的步驟是(1)用現(xiàn)有的常規(guī)方法分別計算上游水庫及設(shè)計水庫天然情況下的設(shè)計洪水；(2)計算上游水庫與設(shè)計水庫同頻后大區(qū)間相應(yīng)洪水Q+^,ii，即用現(xiàn)有計算方法將上游水庫的設(shè)計洪水過程演算到設(shè)計斷面；再用設(shè)計斷面的設(shè)計洪水過程減去上游水庫演算到設(shè)計斷面的設(shè)計洪水過程；0026](3)同樣的方法可計算出上游水庫與設(shè)計斷面區(qū)間的典型過程Qft,^;(4)根據(jù)公式G"相應(yīng)"=^"2鵬區(qū)問，'即可計算出任一分區(qū)的相應(yīng)洪水過程，其中Q〃h,i表示X分區(qū)典型洪水過程演算到設(shè)計斷面后的流量值。計算上游水庫與設(shè)計水庫同頻后大區(qū)間相應(yīng)洪水Q^g,1i時，上游水庫設(shè)計洪水演算到下游設(shè)計斷面可以采用馬斯京根法，特征河長法或槽蓄曲線法。本發(fā)明提供的洪水再分配方法，較好地解決了同頻率地區(qū)組成法中相應(yīng)洪水的再分配問題，對今后多分區(qū)相應(yīng)洪水分配工作提供了一條有效途徑，既充分利用了各分區(qū)典型洪水過程組成情況，同時在調(diào)洪控制時段也能滿足全流域的水量平衡要求。實例驗證表明，本發(fā)明原理清楚，計算簡單，便于操作，具有較好的推廣應(yīng)用意義。本發(fā)明不但適合于簡單的兩串聯(lián)或并聯(lián)水庫，還適合于梯級水庫系統(tǒng)的洪水分配。圖1是按現(xiàn)有技術(shù)中洪水分配方法繪制的相應(yīng)洪水分配成果圖；圖2是本發(fā)明實施例中梯級水庫群概化圖；圖3是按現(xiàn)有方法計算的同頻率前C、D水庫斷面設(shè)計洪水過程圖；圖4是按現(xiàn)有方法計算的C、D水庫斷面同頻后相應(yīng)洪水過程圖；圖5是按現(xiàn)有方法計算獲得的相應(yīng)洪水分配示意圖；圖6是本發(fā)明實施例中按本發(fā)明方法推算的洪水再分配法示意圖，其中，Qcg,是上游水庫與設(shè)計水庫同頻后其余分區(qū)的相應(yīng)洪水過程，Qdg,為其余分區(qū)的相應(yīng)洪水過程的典型過程，Qd。為某分區(qū)X所分得的相應(yīng)洪水過程，上標(biāo)"〃"表示已經(jīng)演算到設(shè)計斷面；圖7是按本發(fā)明實施例中推算的洪水分配曲線與實際洪水曲線的比較圖。具體實施例方式如圖2所示，是一個梯級水庫群?，F(xiàn)要求設(shè)計水庫D。圖2所示為混聯(lián)型梯級水庫分布情況，設(shè)計水庫D受上游干、支流上幾個梯級共同影響，水庫A與水庫B先串聯(lián)，再與水庫C形成并聯(lián)后影響設(shè)計水庫D，某個分區(qū)與設(shè)計斷面同頻率后，相應(yīng)洪水過程如何分配到其他分區(qū)的問題，如C與D同頻后，如何將CD間的大區(qū)間(稱為區(qū)間1)相應(yīng)洪水分配到(B、C)D區(qū)間(稱為區(qū)間2)、AB區(qū)間(稱為區(qū)間3)及A以上分區(qū)，是混聯(lián)型梯級水庫群考慮水庫A、B、C影響時同頻率地區(qū)組成法的關(guān)鍵問題之一。按照本發(fā)明提供的方法，對本實施例中的水庫洪水計算步驟(1)用現(xiàn)有的采用洪水系列頻率計算設(shè)計洪水，采用同頻率放大典型洪水過程的方法分別計算水庫C、水庫D天然情況下的設(shè)計洪水過程線；(2)計算水庫C、水庫D同頻后CD區(qū)間相應(yīng)洪水Qcg,"即將水庫C的設(shè)計洪水過程演算(例如馬斯京根法)到D斷面；再用D斷面設(shè)計洪水過程減去C水庫演算到D斷面的設(shè)計洪水過程；(3)同樣的方法可計算出CD區(qū)間的典型過程Qd區(qū),.i;(4)根據(jù)"典型過程節(jié)點再分配法"的基本公式2c^=^~~~區(qū)間即可計算出任一分區(qū)的相應(yīng)洪水過程Qc〃d，其中Qd〃u表示X分區(qū)典型洪水過程演算到水庫D斷面后的流量值。計算結(jié)果見表1。表1C與D同頻，按典型過程節(jié)點法分配的其余各分區(qū)相應(yīng)洪水過程<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>注C、D設(shè)計設(shè)計洪水為天然情況下設(shè)計洪水過程，各分區(qū)設(shè)計頻率為1%水量平衡驗證如圖6所示，假設(shè)Qcrai,i表示時間為i時水庫C、水庫D某頻率同頻后的相應(yīng)洪水過程流量值，Qdg,,i表示水庫C、水庫D同頻后的相應(yīng)洪水的典型過程流量值，Qd"x,i表示X分區(qū)典型洪水過程演算到水庫D斷面后的流量值。根據(jù)典型過程節(jié)點再分配法的分配思路，則X分區(qū)分得的水庫C、水庫D某頻率同頻后的相應(yīng)洪水過程的流量值Qc〃x,i(洪水過程在水庫D斷面)可以表示為W、,,<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>將Qc〃d反演(馬斯京根法，現(xiàn)成方法，水文專業(yè)常用的方法，演算的逆過程)X分區(qū)所分得的相應(yīng)洪水過程Qcx,i。由水量平衡原理可以得出典型年水庫C與水庫D區(qū)間典型過程的表達(dá)式為(Q〃x表示X分區(qū)洪水演算到設(shè)計斷面后的流量)Qd區(qū)間u=Qd"A,i+Qd"區(qū)間3,i+Qd區(qū)間2,i(i=1、2、3、由式4可以得到<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>(5)2"區(qū)間1,/區(qū)間0c"=區(qū)間3,'Gc區(qū)間2,i—Ti^區(qū)間3,,將式6、7、8相加即得力,，+gc'區(qū)間3,;+gc2*^區(qū)間i2"區(qū)間2，,2c區(qū)間u(i=1、2、3.....n)Qc區(qū)間(i=1、2、3、.、n)區(qū)間3,/(i=1、2、3、.、n)(6)(7)(8)區(qū)間區(qū)間2,區(qū)間l,i(i=1、2、3、..、n)(9)將式5代入式9，得Qc〃A,i+Qc〃區(qū)間3,i+Qc區(qū)間2,i=Qc區(qū)間Li(i=1、2、3.....n)(10)由式10可知，在相應(yīng)過程的每個時間節(jié)點i上，分配到各分區(qū)的相應(yīng)洪水過程進(jìn)行演算并疊加后得到的合成相應(yīng)洪水過程均符合水量平衡原理，將分得的各分區(qū)相應(yīng)洪水過程反演到各自分區(qū)的流量出口斷面即得該分區(qū)分得的相應(yīng)洪水過程。結(jié)果見表2。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>權(quán)利要求洪水再分配方法，其特征在于采用典型過程各節(jié)點的某分區(qū)洪水過程瞬時流量與相應(yīng)洪水過程瞬時流量比例進(jìn)行相應(yīng)洪水過程的再分配；具體的步驟是(1)用現(xiàn)有的常規(guī)方法分別計算上游水庫及設(shè)計水庫天然情況下的設(shè)計洪水；(2)計算上游水庫與設(shè)計水庫同頻后大區(qū)間相應(yīng)洪水Q相應(yīng)區(qū)間，i，即用現(xiàn)有計算方法將上游水庫的設(shè)計洪水過程演算到設(shè)計斷面；再用設(shè)計斷面的設(shè)計洪水過程減去上游水庫演算到設(shè)計斷面的設(shè)計洪水過程；(3)同樣的方法可計算出上游水庫與設(shè)計斷面區(qū)間的典型過程Q典區(qū)間，i；(4)根據(jù)公式即可計算出任一分區(qū)的相應(yīng)洪水過程，其中Q″典x，i表示X分區(qū)典型洪水過程演算到設(shè)計斷面后的流量值。F2009102267389C00011.tif2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的洪水再分配方法，其特征在于計算上游水庫與設(shè)計水庫同頻后大區(qū)間相應(yīng)洪水Qfls^,i時，上游水庫設(shè)計洪水演算到下游設(shè)計斷面采用馬斯京根法。全文摘要本發(fā)明涉及梯級水庫群設(shè)計洪水計算中同頻率地區(qū)組成法中相應(yīng)洪水的一種再分配方法。其采用典型過程各節(jié)點的某分區(qū)洪水過程瞬時流量與相應(yīng)洪水過程瞬時流量比例進(jìn)行相應(yīng)洪水過程的再分配。本發(fā)明提供的洪水再分配方法，較好地解決了同頻率地區(qū)組成法中相應(yīng)洪水的再分配問題，對今后多分區(qū)相應(yīng)洪水分配工作提供了一條有效途徑，即充分利用了各分區(qū)典型洪水過程組成情況，同時在調(diào)洪控制時段也能滿足全流域的水量平衡要求。文檔編號E02B1/00GK101748703SQ200910226738公開日2010年6月23日申請日期2009年12月25日優(yōu)先權(quán)日2009年12月25日發(fā)明者張耀賓,曾憲仕,王達(dá)雨,羅濤,黃佩瑾申請人:中國水電顧問集團(tuán)中南勘測設(shè)計研究院