长江科学院-获奖成果详情长江水利委员会青年科学技术奖

获奖名称: 水库群汛期运行水位联合设计、运行及风险控制方法及应用

获奖等级: 二等奖

获奖类别: 长江水利委员会青年科学技术奖

授奖单位: 长江水利委员会

完成单位: 长江水利委员会长江科学院

获奖年度: 2022

获奖人员: 张晓琦、杨涵、孙可可、夏欢、李玉娟

成果简介:本成果“水库群汛期运行水位联合设计、运行及风险控制方法及应用”从属水文水资源科学技术领域，旨在探究实现流域梯级水库群系统联合调度所涉及的理论方法和核心关键技术，聚焦水库群汛期运行水位特征参数，具体围绕水库群系统如何在设计-运行-风险控制全周期多阶段实现流域洪水资源安全高效利用开展深入研究。成果的主要内容及创新点凝练如下：（1）针对水库群防洪库容联合设计问题，提出了基于条件风险价值理论的防洪损失评价指标。防洪损失条件风险价值指标可同时从“发生概率”和“损失值”两方面表征风险，且推导了其在非一致性径流条件下的表达式；将该指标作为防洪约束条件应用于水库群防洪库容联合设计中，可推求各水库的最小防洪库容值及防洪库容组合方案的可行区间。（2）针对水库群防洪库容的分配问题，理论推导了最大化总发电量的防洪库容分配规则。构建能量方程解析表达式，用于表征水库群系统总发电量与水库群总库容变化量、各水库库容分配比例系数之间的关系；基于能量方程解析推导出，可简单直观应用于水库群防洪库容最优分配的比例系数判别式。（3）针对耦合水文预报的水库群汛期运行水位动态控制问题，提出了可考虑各水库不同预见期长度、不同预报精度的风险率计算方法。将未来的调度时段以预见期末为节点划分为预见期以内和预见期以外两个阶段，可同时考虑径流预报不确定性的风险和预见期末水位过高难于应对后续洪水的潜在风险；针对预见期以内入库流量预报演进工作，结合多源遥感数据与分布式水文模型，提出了多目标贝叶斯分层率定方法以及分布式动态校正法，以构建入库流量预报模型；以识别的两阶段风险率为约束条件，构建水库群实时优化调度模型，可实现汛期运行水位动态控制。本成果于2018~2020年应用于汉江流域梯级水库群系统，为汉江流域水库群运行提供重要技术支撑：通过考虑各水库入库径流预报的预见期长度不一致等非规范信息合理评估风险，在不增加水库群及各水库防洪风险的情况下，通过实施水库群汛期运行水位动态控制技术等，2018~2020年丹江口水库较常规调度运行方案（常规方案年均发电量36.5亿千瓦时），年均增加发电量1.12亿千瓦时，按照汉江流域水库群平均上网电价0.21元/千瓦时计算，贡献直接经济效益7056万元，提高水库发电效益3.01%；且较常规调度运行方案，2018~2020年分别弃水26.75亿立方米、0亿立方米、36.73亿立方米，累积减少弃水31.0亿立方米，按照三年洪水资源总量600亿立方米计算，提高洪水资源利用率5.2%。该项研究成果应用于指导汉江流域水库群运行，联合调度水库群；增加清洁能源发电量促进了碳中和，社会效益巨大。