专利名称：：洪水再分配方法
技术领域：
：本发明涉及梯级水库群设计洪水计算中同频率地区组成法中相应洪水的一种再分配方法。
背景技术：
：近年来，我国在水能资源较丰富的河流上逐渐形成了梯级水库群开发的局面，计算受上游梯级水库群影响的设计洪水日益复杂。现行的同频率地区组成法中相应洪水的再分配原则性地推荐了"其余分区发生的相应洪量用典型洪水的组成比例进行分配"。若上游某分区与设计断面同频后，相应洪水过程的区间包含有多个分区，则需将相应洪水过程按典型洪水在这些分区上相应洪量的比例再分配到各个分区。但在实际应用中，某分区各频率相应洪水的各时段洪量与相应洪水典型过程的时段洪量比值时常差异明显，导致推算的相应洪水过程线在不同时段交接处发生突变(如图l)，若将洪水过程进行手工修匀，工作量大且有一定的随意性，也难以保证各时段内及全过程水量平衡，难以达到设计洪水计算要求。相应洪水成果是工程设计洪水地区组成分析计算的重要部分，工程设计洪水成果是确定工程规模及效益的主要设计依据之一。因此方便准确地获得相应洪水的再分配方案是十分重要的。而确定相应洪水再分配的就是依据洪水再分配方法。现行相应洪水过程再分配的基本原理和计算方法现行水利水电工程设计洪水计算规范对于其余分区相应洪水的再分配，允许"按典型洪水在这些分区洪量的相应比例再进行分配"。按照现行规范相应洪水的分配方法，按图2混联型梯级水库群位置关系，首先计算C与D同频后的相应洪水过程，将C水库断面同频率放大后的设计洪水过程Qp。i演算到D水库断面Qp〃e,i，再与D水库断面同频率放大后的设计洪水相减，即得C水库与D水库同频后的相应洪水过程Qcc,D,i(如图3，图4所示)Qcc,d,i=QPd,「Qp〃c,i(i=1、2、3、.、n)(1)再将C水库断面典型洪水过程Qc,i演算到设计水库D断面得Qc,i〃，并与设计水库D断面典型洪水过程QD,i相减，得到C水库与D水库同频后相应过程的典型洪水过程Qd。,i(如图3，图4所示)Qdc,D,i=QD,i—Qc,i〃(i=1、2、3、.、n。)(2)根据现行规范条文解释的方法，若C水库与D水库同频后的相应洪水过程Qcc,D,i包含有多个分区，则需将相应过程分配到同频后剩余的各个分区，分配的方法为"按典型洪水在这些分区洪量的相应比例再进行分配"。分别计算剩余的各分区相应于设计水库D断面典型年各最大时段洪量时间对应时段的典型洪水洪量，同时计算同频后相应洪水过程及相应洪水过程典型洪水的对应时间段的洪量，分别计算剩余各分区典型洪水过程各相应时段的洪量占相应过程相应时段洪量的比例，按比例分配同频后相应洪水过程相应时段洪量。如图5所示，若t时段相应于设计水库D断面为某一时段最大洪量时段，将其余各3分区典型年洪水过程演算或平移到设计水库D断面，即可计算各分区相应时段t内的典型洪水过程洪量Wdx，计算C水库、D水库同频后相应洪水过程各频率的相应时段的洪量WPc,d，以及相应洪水典型过程相应时段洪量Wde,D，根据上述相应洪水过程再分配方案，其余分区分得的相应洪水洪量可以表示Wpx为<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>将分得的相应洪水洪量Wpx放大所在分区的洪水过程典型，即可得到所在分区分得的C、D水库同频后相应洪水的相应洪水过程。现行计算方法的不足现行规范推荐的相应洪水过程再分配方法有较好的理论基础，在计算的相应洪水过程与相应的典型洪水过程形状相似的情况下，规范推荐的方法能够取得比较好的效果。但是在实际的大中型水利水电工程设计洪水分析计算中，对于出现有多个具有调节性能水库的梯级水库群开发局面的流域而言，往往是流域面积大，流域上、下游暴雨洪水特性不一致，流域上、下游各断面设计洪水参数变化较大。特别是当设计洪水的Cv、Cs值差别较大时，将导致流域上、下游各设计断面的设计洪水过程形状差异较大，此时进行上、下游同频计算的其余分区的相应洪水过程与相应洪水过程典型的形状将出现较大差异，如图1所示，造成推算的相应洪水过程线在不同时段交接处发生突变。典型过程即典型洪水过程，是从实测的洪水中选取的对工程较为不利的洪水过程。同频率法即按同频率洪水组成法拟定设计洪水地区组成，即区间洪水与设计断面洪水同频率、上游水库为相应洪水，或上游水库洪水与设计断面同频率、区间为相应洪水，再按各自的洪量控制放大同一典型洪水，推求区间及上游水库的设计洪水。洪水总量控制即各时间段(一般是1天、3天、7天、15天等等，根据工程特点选一个时间段或几个时间段)放大后的过程计算的各时间段洪量应等于设计的洪量，过程控制即放大后的过程不能有突变、过程较平顺，符合一般的洪水过程规律。节点，即洪水过程的各时间点，根据工程特性可选每小时、每2小时、每3小时等等。水量平衡原理是指上游各分区洪水过程汇总后应与汇总断面的洪水过程各时段洪量一致。
发明内容本发明的目的是提供一种新的，更方便准确的洪水再分配方法。本发明的技术方案是采用典型过程各节点的某分区洪水过程瞬时流量与相应洪水过程瞬时流量比例进行相应洪水过程的再分配；具体的步骤是(1)用现有的常规方法分别计算上游水库及设计水库天然情况下的设计洪水；(2)计算上游水库与设计水库同频后大区间相应洪水Q+^,ii，即用现有计算方法将上游水库的设计洪水过程演算到设计断面；再用设计断面的设计洪水过程减去上游水库演算到设计断面的设计洪水过程；0026](3)同样的方法可计算出上游水库与设计断面区间的典型过程Qft,^;(4)根据公式G"相应"=^"2鹏区问，'即可计算出任一分区的相应洪水过程，其中Q〃h,i表示X分区典型洪水过程演算到设计断面后的流量值。计算上游水库与设计水库同频后大区间相应洪水Q^g,1i时，上游水库设计洪水演算到下游设计断面可以采用马斯京根法，特征河长法或槽蓄曲线法。本发明提供的洪水再分配方法，较好地解决了同频率地区组成法中相应洪水的再分配问题，对今后多分区相应洪水分配工作提供了一条有效途径，既充分利用了各分区典型洪水过程组成情况，同时在调洪控制时段也能满足全流域的水量平衡要求。实例验证表明，本发明原理清楚，计算简单，便于操作，具有较好的推广应用意义。本发明不但适合于简单的两串联或并联水库，还适合于梯级水库系统的洪水分配。图1是按现有技术中洪水分配方法绘制的相应洪水分配成果图；图2是本发明实施例中梯级水库群概化图；图3是按现有方法计算的同频率前C、D水库断面设计洪水过程图；图4是按现有方法计算的C、D水库断面同频后相应洪水过程图；图5是按现有方法计算获得的相应洪水分配示意图；图6是本发明实施例中按本发明方法推算的洪水再分配法示意图，其中，Qcg,是上游水库与设计水库同频后其余分区的相应洪水过程，Qdg,为其余分区的相应洪水过程的典型过程，Qd。为某分区X所分得的相应洪水过程，上标"〃"表示已经演算到设计断面；图7是按本发明实施例中推算的洪水分配曲线与实际洪水曲线的比较图。具体实施例方式如图2所示，是一个梯级水库群。现要求设计水库D。图2所示为混联型梯级水库分布情况，设计水库D受上游干、支流上几个梯级共同影响，水库A与水库B先串联，再与水库C形成并联后影响设计水库D，某个分区与设计断面同频率后，相应洪水过程如何分配到其他分区的问题，如C与D同频后，如何将CD间的大区间(称为区间1)相应洪水分配到(B、C)D区间(称为区间2)、AB区间(称为区间3)及A以上分区，是混联型梯级水库群考虑水库A、B、C影响时同频率地区组成法的关键问题之一。按照本发明提供的方法，对本实施例中的水库洪水计算步骤(1)用现有的采用洪水系列频率计算设计洪水，采用同频率放大典型洪水过程的方法分别计算水库C、水库D天然情况下的设计洪水过程线；(2)计算水库C、水库D同频后CD区间相应洪水Qcg,"即将水库C的设计洪水过程演算(例如马斯京根法)到D断面；再用D断面设计洪水过程减去C水库演算到D断面的设计洪水过程；(3)同样的方法可计算出CD区间的典型过程Qd区,.i;(4)根据"典型过程节点再分配法"的基本公式2c^=^~~~区间即可计算出任一分区的相应洪水过程Qc〃d，其中Qd〃u表示X分区典型洪水过程演算到水库D断面后的流量值。计算结果见表1。表1C与D同频，按典型过程节点法分配的其余各分区相应洪水过程<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>注C、D设计设计洪水为天然情况下设计洪水过程，各分区设计频率为1%水量平衡验证如图6所示，假设Qcrai,i表示时间为i时水库C、水库D某频率同频后的相应洪水过程流量值，Qdg,,i表示水库C、水库D同频后的相应洪水的典型过程流量值，Qd"x,i表示X分区典型洪水过程演算到水库D断面后的流量值。根据典型过程节点再分配法的分配思路，则X分区分得的水库C、水库D某频率同频后的相应洪水过程的流量值Qc〃x,i(洪水过程在水库D断面)可以表示为W、,,<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>将Qc〃d反演(马斯京根法，现成方法，水文专业常用的方法，演算的逆过程)X分区所分得的相应洪水过程Qcx,i。由水量平衡原理可以得出典型年水库C与水库D区间典型过程的表达式为(Q〃x表示X分区洪水演算到设计断面后的流量)Qd区间u=Qd"A,i+Qd"区间3,i+Qd区间2,i(i=1、2、3、由式4可以得到<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>(5)2"区间1,/区间0c"=区间3,'Gc区间2,i—Ti^区间3,,将式6、7、8相加即得力,，+gc'区间3,;+gc2*^区间i2"区间2，,2c区间u(i=1、2、3.....n)Qc区间(i=1、2、3、.、n)区间3,/(i=1、2、3、.、n)(6)(7)(8)区间区间2,区间l,i(i=1、2、3、..、n)(9)将式5代入式9，得Qc〃A,i+Qc〃区间3,i+Qc区间2,i=Qc区间Li(i=1、2、3.....n)(10)由式10可知，在相应过程的每个时间节点i上，分配到各分区的相应洪水过程进行演算并叠加后得到的合成相应洪水过程均符合水量平衡原理，将分得的各分区相应洪水过程反演到各自分区的流量出口断面即得该分区分得的相应洪水过程。结果见表2。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>权利要求洪水再分配方法，其特征在于采用典型过程各节点的某分区洪水过程瞬时流量与相应洪水过程瞬时流量比例进行相应洪水过程的再分配；具体的步骤是(1)用现有的常规方法分别计算上游水库及设计水库天然情况下的设计洪水；(2)计算上游水库与设计水库同频后大区间相应洪水Q相应区间，i，即用现有计算方法将上游水库的设计洪水过程演算到设计断面；再用设计断面的设计洪水过程减去上游水库演算到设计断面的设计洪水过程；(3)同样的方法可计算出上游水库与设计断面区间的典型过程Q典区间，i；(4)根据公式即可计算出任一分区的相应洪水过程，其中Q″典x，i表示X分区典型洪水过程演算到设计断面后的流量值。F2009102267389C00011.tif2.根据权利要求1所述的洪水再分配方法，其特征在于计算上游水库与设计水库同频后大区间相应洪水Qfls^,i时，上游水库设计洪水演算到下游设计断面采用马斯京根法。全文摘要本发明涉及梯级水库群设计洪水计算中同频率地区组成法中相应洪水的一种再分配方法。其采用典型过程各节点的某分区洪水过程瞬时流量与相应洪水过程瞬时流量比例进行相应洪水过程的再分配。本发明提供的洪水再分配方法，较好地解决了同频率地区组成法中相应洪水的再分配问题，对今后多分区相应洪水分配工作提供了一条有效途径，即充分利用了各分区典型洪水过程组成情况，同时在调洪控制时段也能满足全流域的水量平衡要求。文档编号E02B1/00GK101748703SQ200910226738公开日2010年6月23日申请日期2009年12月25日优先权日2009年12月25日发明者张耀宾,曾宪仕,王达雨,罗涛,黄佩瑾申请人:中国水电顾问集团中南勘测设计研究院