上游水电站控泄条件下施工导流风险分析（6页）.pdf

摘要：水电站防洪度汛运行必须满足一定要求的控泄规则。综合考虑上游水电站控泄条件下施工导流系统整体所面临主要水文、水力不确定性因素，构建了施工导流风险分析模型。考虑上游水电站断面与区间施工洪水洪峰间的相关性，利用Copula函数构造洪水洪峰的联合分布，并给出各区施工洪水过程的Copula—MonteCarlo模拟方法，进而针对上游水电站控泄规则对天然洪水过程的动态影响，建立下游导流系统施工洪水计算模型，从而给出风险模型求解的随机模拟方法。工程实例分析表明，风险模型及方法是有效的、适用的，并对各风险要素参数进行了敏感性分析，为上游水电站控泄条件下的施工导流标准选取及方案优化提供了依据。
关键词：施工导流；风险分析；控泄；Copula函数；Copula—MonteCarlo方法
1研究背景
水电工程施工期导流系统的安全运行对工程的投资、管理，以及人员和设备的安全等有重大影响，准确合理评估导流风险意义重大。目前，将洪水期围堰最高水位作为导流系统致险指标已经形成一定的共识。胡志根等基于Monte—Cado方法建立的土石围堰挡水风险计算模型，综合考虑了施工洪水过程随机性和泄流能力随机性。钟登华等将系统仿真理论引入风险模型中，提高了模型的可靠性。范锡峨等将施工进度风险模型与导流风险模型耦合进来，计算综合风险率。张超等构建了基于实测洪水的施工导流风险模型。随着流域梯级开发战略的实施，大多数水电工程建设期受到上游水电站控泄洪水的影响。吉超盈等提出改变上游水电站的调度方式能够减小下游导流设计流量。刘招等考虑水文不确定性，给出了下游施工洪水洪峰的概率表达，但计算模型忽略了水力随机性，且未能得到围堰前最高水位这一致险指标。
上游水电站控泄规则的确定是一项考虑多方目标的复杂系统工程，定量评估上游水电站给定控泄规则条件下施工导流风险可为优选经济安全的导流方案提供重要依据。然而，上游水电站控泄影响下，施工导流风险因素随之增加，耦合机理更为复杂，并且上一下游水电站之间的水文、水力联系更加紧密，使得导流风险的定量评估异常困难。其复杂性主要表现在，一方面上游水电站断面与区间施工洪水洪峰间存在相关性增加了施工洪水地区组成的随机性；另一方面上游水电站利用控泄规则对洪水进行动态控制，改变了下游施工洪水的时序分布，则上游水电站自身面临的风险要素不可忽略。
Copula函数可以捕捉变量间非线性、非对称的相关结构，较为接近现实。熊立华等…介绍了Copula联接函数的特点，并将其引入多变量水文频率分析中，成功建立了同一河流两个水文站点的年最大洪水联合分布函数。闫宝伟等应用Copula函数构造了上游断面与区间洪水的联合分布，很好的反映了两区洪水的相关结构，为准确描述施工洪水地区组成随机性提供了方法。此外，基于Copula函数特性，利用Copula—MonteCarlo方法模拟具有相关性的多维随机变量，已经成功应用于水文、金融、经济等领域。
鉴于此，综合考虑上游水电站控泄条件下施工导流系统整体所面临的水文、水力不确定性，建立风险分析模型。针对上游水电站与区间洪水洪峰间的相关性，应用Copula函数和MonteCarlo方法探讨施工洪水过程的模拟方法。然后，从洪水过程角度出发，探讨上游水电站动态控泄条件下施