柴河水库防洪效益计算方法研究

摘要:本文采用历史资料对比法、洪灾损失频率曲线法、实际年系列法、发生年法四种方法对柴河水库的防洪效益进行计算,并运用模糊优选模式对其进行优化选择,通过实例计算,得到较为满意的结果。

Abstract: Four methods were presented to calculate Chai River reservoir flood control benefit, which are historical data contrast, flood damage frequency curve method, actual annual series method and occurrence year method. And fuzzy optimization model was used to optimize their choices. By an example calculation, the result is satisfactory.

关键词: 水库;防洪效益;模糊优选

Key words: reservoir;flood control benefit;fuzzy optimization

中图分类号:F223 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)05-0098-02

0引言

防洪效益是水库工程运行的根本。水库运行后,应对其防洪效益进行分析。目前,水库防洪效益计算方法很多,各结果之间差异很大。为尽可能准确地估算水库的防洪效益,本文采用可从不同角度反映水库防洪效益的方法,计算柴河水库的防洪效益。历史资料对比法、洪灾损失频率曲线法、实际年系列法、发生年法四种方法分别从历史、统计、实际三个方面计算防洪效益,可以比较全面地反映水库的防洪效益,因此,本文采用上述四种方法计算柴河水库的防洪效益,并对其结果进行模糊优选。

1历史资料对比法防洪效益分析

1.1 计算方法根据典型洪水资料,通过水文水利计算,估算水库的防洪效益。

1.2 算例在柴河水库1974~2002年的资料中,选5个典型年,对比计算结果如表1。

如果典型年的代表性好,该法能比较好地反映水库防洪效益的多年平均水平,但使用该法时需使用1/50000地形图,可能给计算带来较大误差,同时,如典型年的代表性不好,也会带来较大误差。

2洪灾损失频率曲线法防洪效益分析

2.1 计算方法

2.1.1 计算水库修建前后发生不同频率洪水时受灾面积及相应的洪灾损失,据此分别绘制经验频率曲线。

2.1.2 曲线与两坐标轴所包围的面积,即为修建水库前后的多年洪灾损失。相应于横坐标轴10%~100%上的平均值,其纵坐标即为各自的平均洪灾损失值,两者之差即为修建水库的防洪效益值。

2.2 计算实例下面以柴河水库为例,对洪灾损失频率曲线法进行具体说明。

2.2.1 资料系列长度,1974~2002年。

2.2.2 计算水库修建前后各频率洪水的经济损失,据此绘制各自的频率曲线。通过计算,经济损失的估算有较大的任意性。

3实际年系列法防洪效益分析

3.1 计算方法选一段洪水灾害资料较完全的实际年系列,逐年计算修建水库前后各自的洪灾损失,再计算两者差值,再取其均值作为年平均洪灾损失。如果实际年系列选择得当,该法计算结果可较好地反应洪灾算是的多年平均值。

3.2 计算实例经分析,认为柴河水库1991~2000年这一时段资料系列符合②中的要求,故选其作为计算系列。在所选系列中,柴河流域共发生三次大洪水和较大洪水,1993年,1994年,1995年。若不修建水库,这三年洪灾损失分别为:0.01亿元,1.3亿元,9.82亿元,由于修建水库,这三年的损失分别降低到0,0.1亿元,3.8亿元。则计算时段内累计减灾7.23亿元,多年平均防洪效益为:0.667亿元。实际年系列的选择不当会给计算带来较大误差。

4 “发生年法”防洪效益分析

4.1 计算方法在相应频率洪水实际发生年内,计算修建水库的防洪效益。它计算的结果不是多年平均结果,而是发生灾害洪水年份的实际效益值。

4.2 实例计算在柴河水库95年7月洪水中,如不修建水库,损失约为20.82亿元;修建水库的损失约为3.8亿元。则柴河水库在“95.7”洪水中减少的洪灾损失约为:20.82-3.8=17.02(亿元)按上述方法计算出建库后各洪水灾害年的损失值,求其总和,然后计算其在系列内的均值为:0.3654亿元。

由于防洪效益只有遇上相应频率的洪水,效益才能体现出来,所以采用该法对已发生的防洪效益进行分析是一种精度比较高的方法。但成灾面积与暴雨洪水的频率关系不容易准确把握。

5防洪效益分析的模糊优选模式

5.1 计算方法分析计算表明,在诸多的计算方法中,上述四种方法比较适合柴河水库。但是,这四种方法的计算结果相差很多,确定一个最接近实际的防洪效益值依然比较困难。以前多取四种结果的平均值,或凭人的主观意志决定,这样确定的结果,常常不是最佳的结果,因此,本文引进模糊分析方法对上述四种结果进行模糊优选。

5.2 算例将四种方法视为一个总系统,内含两个分系统,分别是统计计算系统b1和实际计算系统b2。统计计算系统包括三种方法:d1=历史资料对比法,d2=洪灾损失频率曲线法,d3=实际年系列法;实际计算系统包括1种方法:d4发生年法。设定两个目标:c1=误差最小,c2=合理性最佳。分别计算四种方法关于c1、c2的优属度,再确定分系统对总系统的权重,最后求解四种计算方法d1、d2、d3、d4对优的隶属度分别为:

■=[0.323,0.825,0.638,0.915]

上面的计算结果表明,柴河水库所采用4种防洪效益计算方法按精度从高到低的排位为:洪灾损失频率曲线法,发生年法,实际年系列法,历史资料对比法,归一化计算:

■=[0.120,0.305,0.236,0.339]

则柴河水库多年平均防洪效益为:

B=0.1687*0.12+0.2691*0.305+0.667*0.236+0.3654*0.339

=0.3836(亿元)

6小结

实际调研和统计分析表明,采用多种方法计算柴河水库的防洪效益,最后再进行优选,计算的结果比较合理,且接近实际水平。

参考文献:

[1]水利电力部西北勘测设计研究院.黄河上游龙羊峡至青铜峡段水电规划报告[R].西安,1983.

[2]王义民.[D].西安:西安理工大学,2004.

[3]史瑛珉 杨文华.龙羊峡,刘家峡梯级水库“81.9”“89.6”洪水特点与调度[J].水力发电,1997,9:47-48.

[4]《甘肃年鉴》编委会.甘肃年鉴2001[M].北京:中国统计出版社,2001,8.

[5]赵麦换,徐晨光,黄强,田峰巍,薛小杰.应用离差平方法进行梯级水库补偿效益分摊[J].水利水电技术,2004(5):104-107.

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