[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

说明书

本发明公开了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，包括以下步骤：(1)建立不确定性因素的数学表达式；(2)求解下游防洪控制断面组合流量的概率密度分布函数；(3)建立河道系统实时防洪风险模型，解析各时刻河道系统实时防洪风险；(4)河道系统实时防洪风险的计算。本发明考虑了河道洪水演进误差对河道系统实时防洪风险的影响，并且建立了各时刻河道系统实时防洪风险的解析计算公式，计算效率高、易于实现，具有较强的通用性。

技术领域

本发明属于河道实时防洪风险评估，具体涉及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。

背景技术

河道系统是流域防洪减灾的重要工程性措施之一。但是，在河道实时防洪调度的过程中，存在了不确定性因素，包括上游防洪工程出流过程的不确定性、区间洪水预报过程的不确定性和河道洪水演进误差，这些不确定性因素导致了河道下游防洪控制断面组合流量的不确定性，给防洪决策带来了风险，影响了防洪效益。因此，河道实时防洪调度风险评估具有重要的学术意义与实用价值，其主要目标是对河道实时防洪调度过程中的不确定性因素及其给防洪调度结果带来的风险进行定性的分析和定量的计算。

目前，现有的河道实时防洪风险评估方法主要存在以下不足：(1)未考虑河道洪水演进误差对河道系统实时防洪风险的影响；(2)随机模拟的方法计算河道系统实时防洪风险，计算效率不高、通用性不够。

发明内容

发明目的：针对上述现有的不足，本发明提供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，解决河道在防洪调度分析上的风险性问题。

技术方案：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，包括以下步骤：

(1)提出不确定性因素的数学表达式；

(2)推求下游防洪控制断面组合流量的概率密度分布函数；

(3)建立河道系统实时防洪风险模型，解析各时刻河道系统实时防洪风险；

(4)河道系统实时防洪风险的计算。

进一步的，步骤(1)中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、区间洪水预报过程的不确定性和河道洪水演进误差。

进一步的，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，和分别为的均值和均方差；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。

进一步的，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，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，可以取防洪控制断面安全泄量；t＝1 to T，T为整个洪水过程的总时段数。

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；