[发明专利]一种考虑洪水演进误差的河道实时防洪风险解析计算方法

权利要求书

1.一种考虑洪水演进误差的河道实时防洪风险解析计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)提出不确定性因素的数学表达式，所述不确定性因素包含了上游防洪工程出流过程的不确定性、区间洪水过程的不确定性和河道洪水演进误差；采用正态分布随机过程分别表示上述三种随机过程的不确定性；

(2)采用正态分布随机过程的正态映射随机过程分别表示上游防洪工程出流在下游防洪控制断面考虑河道洪水演进误差的响应过程和区间洪水过程在下游防洪控制断面考虑河道洪水演进误差的响应过程；采用正态分布随机过程的正态映射随机过程的组合过程表示下游防洪控制断面的组合流量，并基于随机过程组合理论推求下游防洪控制断面组合流量的概率密度分布函数；

(3)定义河道实时防洪风险为防洪控制断面的组合流量过程超过防洪控制断面动态安全阈值的概率，建立河道系统实时防洪风险模型；通过对防洪控制断面组合流量的概率密度分布函数的直接积分，解析各时刻河道系统实时防洪风险，揭示风险的时程演变过程；

(4)考虑河道洪峰及其附近时刻都存在风险，采用直接积分的解析方法进行河道系统实时防洪风险的计算。

2.根据权利要求1所述的一种考虑洪水演进误差的河道实时防洪风险解析计算方法，其特征在于：所述步骤(2)包括以下步骤：

定义Q(t)为t时刻下游防洪控制断面组合流量过程，其概率密度分布函数通过随机过程的组合得到，计算公式如下：

其中，f_Q(Q(t))为下游防洪控制断面组合流量过程的概率密度分布函数；为t时刻上游防洪工程的出流过程在下游防洪控制断面不考虑河道洪水演进误差的响应过程，和分别的均值和均方差；为t时刻区间洪水随机过程在下游防洪控制断面不考虑河道洪水演进误差的响应过程，和分别为的均值和均方差；σ(t)为河道洪水演进误差过程的均方差。

3.根据权利要求1所述的一种考虑洪水演进误差的河道实时防洪风险解析计算方法，其特征在于：所述步骤(3)包括如下步骤：

定义河道系统实时防洪风险Risk(t)为下游防洪控制断面随机组合流量超过下游防洪控制断面安全流量阈值的概率，计算公式为：

其中，Q(t)为t时刻下游防洪控制断面组合流量过程，Risk(t)表示t时刻的河道系统实时防洪风险；Q_C(t)表示t时刻下游防洪控制断面安全流量阈值，Q_C(t)取防洪控制断面安全流量；t＝1 to T，T为整个洪水过程的总时段数；f_Q(Q(t))为下游防洪控制断面组合流量过程的概率密度分布函数；为t时刻上游防洪工程的出流过程在下游防洪控制断面不考虑河道洪水演进误差的响应过程，和分别的均值和均方差；为t时刻区间洪水随机过程在下游防洪控制断面不考虑河道洪水演进误差的响应过程，和分别为的均值和均方差；σ(t)为河道洪水演进误差过程的均方差；

定义防洪决策者可接受风险阈值为Risk₀，将以上风险结果提供给决策者：

当Risk(t)≤Risk₀，则在防洪决策者可接受风险范围内，此河道系统是安全的；

当Risk(t)＞Risk₀，则在防洪决策者不可接受风险范围内，此河道系统危险性较高，防洪调度者需要采用额外的防洪调度措施，包括减少上游水库出流、转移人群和重要设备。

4.根据权利要求1所述的一种考虑洪水演进误差的河道实时防洪风险解析计算方法，其特征在于：所述步骤(4)包括如下步骤：

(4.1)获取河道的实时运行数据和区间洪水均值过程及其误差分布；

(4.2)进行河道洪水演算，求解上游防洪工程出流过程和区间洪水过程在下游防洪控制断面的随机响应过程；

(4.3)设置下游防洪控制断面安全流量阈值，根据河道系统实时防洪风险模型计算各时刻河道系统实时防洪风险。