1.3　存在问题及发展趋势

1.3.1　存在的主要问题

水库防洪调度的研究至今已经取得的很多成果,但是总体而言尚待完善,特别是在洪水资源化方面,由于局限于传统理念以及预报技术的限制,对洪水资源化的利用还远远不够。人们对于相关的研究成果持有怀疑态度,对于成果的应用过于慎重,导致难以在实际中发挥作用。主要存在以下问题。

(1)洪水资源化的新理念不足,有关洪水资源化的风险分析的理论和方法亟待完善与提高。目前水库防洪调度研究多是侧重于优化算法,调度过程中过分强调安全,对洪水资源的利用考虑不足。事实上,在水库的寿命期限内,发生超过设计洪水或校核洪水的概率是极小的,传统的水库调度方式通常将水位控制在固定的汛限水位,往往造成汛期弃水,汛后无水可蓄的被动局面。目前我国洪水资源化的方法主要有预蓄预泄法、分期静态汛限水位、汛限水位动态控制法等,这些方法都有各自的局限性,难以很好地实现在防洪安全的前提下,充分利用洪水资源的目的;影响防洪安全的因素数据往往短缺,特别是未建立或建立较晚的水雨情自动测报系统的区域,其安全因素的概率分布往往通过经验定性给出,洪水资源化风险缺乏有效的技术方法。

(2)汛限水位控制运用的风险分析理论研究尚待深入,已有的汛限水位动态控制风险研究是在与原规划设计的防洪风险相比较的基础上进行的,风险定义比较狭义,对于更广义的风险分析理论还需进一步研究,汛限水位设计与控制的风险分析方法没有独特的方法,基本采用防洪调度的风险分析方法,因此,防洪调度风险研究的不完善方面也是汛限水位动态控制研究尚需完善的领域,例如,探索合理的适合大坝安全、生命、经济、社会和环境方面的定量风险标准;完善模糊风险分析的理论和研究风险分析结果的风险,另外,已往风险分析的结果,通常仅给出了风险率的大小,对实际应用而言略显笼统,在以后的研究中要尽可能地给调度人员提供可用的决策参考信息。

(3)研究手段单一,预测手段欠缺。防洪调度重要的基础之一是能够较准确地对降雨和洪水进行预报,而目前的洪水规律分析、水情预报等研究方法多基于传统的统计方法,在数据挖掘方面技术欠缺。随着自然科学技术的飞速发展,各种信息处理、数据挖掘的新方法不断涌现,能够较好的从历史序列中发现规律,在防洪调度研究中应重视先进智能技术的应用。

(4)确定汛限水位的评价体系不够全面实用在汛限水位设计与运用中,不仅要考虑确定的汛限水位对水量的影响,还要考虑对水温、水质和泥沙的影响,目前,评价决策时主要考虑了防洪风险与兴利效益的综合指标,对生态、环境等评价指标考虑得较少,对于水库多目标评价决策问题,权重的确定依然是研究的难点,目前已取得的成果大多是通过繁琐的循环迭代,来实现专家的经验权重和算法寻求的数学权重的结合,计算量较大,在实际调度中应用具有一定的难度,而且循环初始值在一定程度上影响评价结果,因此,寻求一种简便实用,且能同时考虑经验权重和数学权重的水库多目标决策方法非常重要。

(5)关于库群方面的研究成果较少我国的大型水库当前很少单独运用,大多数都处于流域的库群运行中,库群中水库之间存在的水文、水力和水利关联,使各水库的防洪调度方式(汛限水位动态控制)不仅影响其他水库,同时自身也受其他水库影响,对库群中水库进行联合防洪预报调度方式(汛限水位动态控制)研究不能从单一水库角度考虑,而应该从水库群系统的角度分析,目前,对水库防洪预报调度方式(汛限水位动态控制)的研究已取得一定的成果,但由于资料欠缺和研究的复杂性等各方面原因,关于库群方面的研究成果并不多见,由于对库群防洪预报调度方式(汛限水位动态控制)的研究较少,使得库群防洪预报调度方式(汛限水位动态控制)的风险研究成果更是少见。

(6)汛限水位的实时运用缺乏先进的技术平台支撑,汛限水位动态控制需要与实时预报信息准确耦合,并能进行快速科学的评价决策,目前,在汛限水位动态控制与实时预报调度祸合方法方面缺乏系统的研究,对利用预报信息进行实时汛限水位的评价决策也缺少先进实用的操作平台。

(7)洪水资源化研究需要多种学科的支持并需更多的实践检验。洪水资源化问题涉及到预测、调度、决策等众多领域技术,且存在许多技术难题。目前的相关研究多是从一个领域的角度去研究,往往结果不理想。随着现代气象数值、地理信息系统等新技术的不断涌现,防洪调度应紧跟技术发展并加以深入应用,融合各交叉学科,并将理论同实践紧密结合。

1.3.2　发展趋势

防洪调度的发展趋势主要有以下几个方面。

(1)防洪安全和洪水资源化相结合。洪水资源化正是从我国水资源的供需矛盾这一实际出发,按照新时期治水思路和理念,全过程、全方位、多视角地转变“入海为安”的观念,统筹规划防洪与兴利,充分利用系统工程理论与方法,结合现代化信息技术手段,提高管理水平,应用工程和非工程手段,加强洪水调度与管理,使洪水资源在安全的前提下得到合理开发利用,尽可能加强水资源的有效供给,保持良好生态,增进人水和谐发展。

(2)改进洪水预报及防洪实时调度耦合模型,进一步完善预报调度规则、洪水标准判断指标选取方式及规则。此模型是把综合信息推理模式的交互决策子系统和水库当前的防洪实时预报调度系统相融合,第一步是在当前时段通过交互子系统来决策“下次涨洪前汛限水位”,而后根据这个为约束条件,采用多阶段、多目标优选模型确定此时段满意的蓄泄方案集合;也可以应用交互或自动生成的方法得到可行的蓄泄方案集合和下次涨洪前汛限水位的控制方案集合。随着时间的延续和综合信息的不断更新,重复优选过程与更新汛限水位动态控制决策方案集合。对此类调度模型的研究,目前还处于起步阶段,在预报、调度规则选择等方面有待进一步改进和完善。

(3)防洪调度的风险分析研究。随着人们由单一防洪到洪水管理、洪水资源化思想的转变,已经逐步认识到在防洪调度过程中的风险是不可避免的,重要的是如何处理风险与效益的关系。主要包括调度的风险分析以及降低风险的措施等。

(4)利用更长预见期的降雨预报信息的可靠性分析理论、水库汛限水位动态控制域确定的新方法等方面要进一步加深研究,为汛限水位动态控制研究的深入和实施提供技术支撑,随着预报科学技术的进步,预报信息的可利用性逐渐增加,加之汛限水位动态控制研究的不断深入,利用气象水文预报信息,充分挖掘水库防洪与兴利的潜力,科学协调社会、经济、生态多方面发展是汛限水位动态控制研究的发展方向。

(5)现代智能技术在水库防洪调度中的推广应用。水库防洪调度问题涉及到预测、决策、评价等众多技术问题,属高维、非线性复杂系统,传统技术方法难以获得较好的计算效果,要充分发挥水利工程除害兴利的作用,必须借助各种现代信息处理技术。