1.3　存在問題及發展趨勢

1.3.1　存在的主要問題

水庫防洪調度的研究至今已經取得的很多成果,但是總體而言尚待完善,特別是在洪水資源化方面,由于局限于傳統理念以及預報技術的限制,對洪水資源化的利用還遠遠不夠。人們對于相關的研究成果持有懷疑態度,對于成果的應用過于慎重,導致難以在實際中發揮作用。主要存在以下問題。

(1)洪水資源化的新理念不足,有關洪水資源化的風險分析的理論和方法亟待完善與提高。目前水庫防洪調度研究多是側重于優化算法,調度過程中過分強調安全,對洪水資源的利用考慮不足。事實上,在水庫的壽命期限內,發生超過設計洪水或校核洪水的概率是極小的,傳統的水庫調度方式通常將水位控制在固定的汛限水位,往往造成汛期棄水,汛后無水可蓄的被動局面。目前我國洪水資源化的方法主要有預蓄預泄法、分期靜態汛限水位、汛限水位動態控制法等,這些方法都有各自的局限性,難以很好地實現在防洪安全的前提下,充分利用洪水資源的目的;影響防洪安全的因素數據往往短缺,特別是未建立或建立較晚的水雨情自動測報系統的區域,其安全因素的概率分布往往通過經驗定性給出,洪水資源化風險缺乏有效的技術方法。

(2)汛限水位控制運用的風險分析理論研究尚待深入,已有的汛限水位動態控制風險研究是在與原規劃設計的防洪風險相比較的基礎上進行的,風險定義比較狹義,對于更廣義的風險分析理論還需進一步研究,汛限水位設計與控制的風險分析方法沒有獨特的方法,基本采用防洪調度的風險分析方法,因此,防洪調度風險研究的不完善方面也是汛限水位動態控制研究尚需完善的領域,例如,探索合理的適合大壩安全、生命、經濟、社會和環境方面的定量風險標準;完善模糊風險分析的理論和研究風險分析結果的風險,另外,已往風險分析的結果,通常僅給出了風險率的大小,對實際應用而言略顯籠統,在以后的研究中要盡可能地給調度人員提供可用的決策參考信息。

(3)研究手段單一,預測手段欠缺。防洪調度重要的基礎之一是能夠較準確地對降雨和洪水進行預報,而目前的洪水規律分析、水情預報等研究方法多基于傳統的統計方法,在數據挖掘方面技術欠缺。隨著自然科學技術的飛速發展,各種信息處理、數據挖掘的新方法不斷涌現,能夠較好的從歷史序列中發現規律,在防洪調度研究中應重視先進智能技術的應用。

(4)確定汛限水位的評價體系不夠全面實用在汛限水位設計與運用中,不僅要考慮確定的汛限水位對水量的影響,還要考慮對水溫、水質和泥沙的影響,目前,評價決策時主要考慮了防洪風險與興利效益的綜合指標,對生態、環境等評價指標考慮得較少,對于水庫多目標評價決策問題,權重的確定依然是研究的難點,目前已取得的成果大多是通過繁瑣的循環迭代,來實現專家的經驗權重和算法尋求的數學權重的結合,計算量較大,在實際調度中應用具有一定的難度,而且循環初始值在一定程度上影響評價結果,因此,尋求一種簡便實用,且能同時考慮經驗權重和數學權重的水庫多目標決策方法非常重要。

(5)關于庫群方面的研究成果較少我國的大型水庫當前很少單獨運用,大多數都處于流域的庫群運行中,庫群中水庫之間存在的水文、水力和水利關聯,使各水庫的防洪調度方式(汛限水位動態控制)不僅影響其他水庫,同時自身也受其他水庫影響,對庫群中水庫進行聯合防洪預報調度方式(汛限水位動態控制)研究不能從單一水庫角度考慮,而應該從水庫群系統的角度分析,目前,對水庫防洪預報調度方式(汛限水位動態控制)的研究已取得一定的成果,但由于資料欠缺和研究的復雜性等各方面原因,關于庫群方面的研究成果并不多見,由于對庫群防洪預報調度方式(汛限水位動態控制)的研究較少,使得庫群防洪預報調度方式(汛限水位動態控制)的風險研究成果更是少見。

(6)汛限水位的實時運用缺乏先進的技術平臺支撐,汛限水位動態控制需要與實時預報信息準確耦合,并能進行快速科學的評價決策,目前,在汛限水位動態控制與實時預報調度禍合方法方面缺乏系統的研究,對利用預報信息進行實時汛限水位的評價決策也缺少先進實用的操作平臺。

(7)洪水資源化研究需要多種學科的支持并需更多的實踐檢驗。洪水資源化問題涉及到預測、調度、決策等眾多領域技術,且存在許多技術難題。目前的相關研究多是從一個領域的角度去研究,往往結果不理想。隨著現代氣象數值、地理信息系統等新技術的不斷涌現,防洪調度應緊跟技術發展并加以深入應用,融合各交叉學科,并將理論同實踐緊密結合。

1.3.2　發展趨勢

防洪調度的發展趨勢主要有以下幾個方面。

(1)防洪安全和洪水資源化相結合。洪水資源化正是從我國水資源的供需矛盾這一實際出發,按照新時期治水思路和理念,全過程、全方位、多視角地轉變“入海為安”的觀念,統籌規劃防洪與興利,充分利用系統工程理論與方法,結合現代化信息技術手段,提高管理水平,應用工程和非工程手段,加強洪水調度與管理,使洪水資源在安全的前提下得到合理開發利用,盡可能加強水資源的有效供給,保持良好生態,增進人水和諧發展。

(2)改進洪水預報及防洪實時調度耦合模型,進一步完善預報調度規則、洪水標準判斷指標選取方式及規則。此模型是把綜合信息推理模式的交互決策子系統和水庫當前的防洪實時預報調度系統相融合,第一步是在當前時段通過交互子系統來決策“下次漲洪前汛限水位”,而后根據這個為約束條件,采用多階段、多目標優選模型確定此時段滿意的蓄泄方案集合;也可以應用交互或自動生成的方法得到可行的蓄泄方案集合和下次漲洪前汛限水位的控制方案集合。隨著時間的延續和綜合信息的不斷更新,重復優選過程與更新汛限水位動態控制決策方案集合。對此類調度模型的研究,目前還處于起步階段,在預報、調度規則選擇等方面有待進一步改進和完善。

(3)防洪調度的風險分析研究。隨著人們由單一防洪到洪水管理、洪水資源化思想的轉變,已經逐步認識到在防洪調度過程中的風險是不可避免的,重要的是如何處理風險與效益的關系。主要包括調度的風險分析以及降低風險的措施等。

(4)利用更長預見期的降雨預報信息的可靠性分析理論、水庫汛限水位動態控制域確定的新方法等方面要進一步加深研究,為汛限水位動態控制研究的深入和實施提供技術支撐,隨著預報科學技術的進步,預報信息的可利用性逐漸增加,加之汛限水位動態控制研究的不斷深入,利用氣象水文預報信息,充分挖掘水庫防洪與興利的潛力,科學協調社會、經濟、生態多方面發展是汛限水位動態控制研究的發展方向。

(5)現代智能技術在水庫防洪調度中的推廣應用。水庫防洪調度問題涉及到預測、決策、評價等眾多技術問題,屬高維、非線性復雜系統,傳統技術方法難以獲得較好的計算效果,要充分發揮水利工程除害興利的作用,必須借助各種現代信息處理技術。