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水利学报
2004年11月SHUILIXUEBAO第11期
文章编号:0559-9350(2004)11-0102-06

水库防洪预报调度的风险分析

姜树海，范子武

(南京水利科学研究院水工水力学研究所，南京210029)

摘要：本文从水文预报误差的不确定性分析出发，将短期洪水预报精度评定指标转化为入库洪水过程的随机特征
值，并引入水库调洪演算随机数学模型，从而实现水文预报风险向预报调度风险的转化，为定量考察预报调度风
险率、合理选择动态的汛限水位提供了科学的依据。通过这一方法论证了水文预报精度对水库防洪预报调度风险
率的影响，表明提高水文预报精度将有利于降低水库调洪风险率。
关键词：风险率；水文预报精度；水库调洪；随机数学模型
中图分类号：TV697;X820.3文献标识码：A

水库的防洪预报调度风险分析，历来是水利工程运行管理中人们十分关注的问题之一。通常的水库防
洪调度计算，是根据拟定的设计洪水过程线和确定的汛限水位，采用适当的计算方法，求出库水位和下泄
流量的变化过程线，从而确定合理可行的水库防洪调度规则。而水库的防洪预报调度，则是依据预报的洪
水过程，而不是设计给定或实测的洪水过程，实施防洪调度的方法。这一方法的明显优点在于增加了水库
调洪的主动性，增大了水库预蓄或预泄的可能性，从而为实现汛限水位的动态控制、缓解水库防洪和兴利
的矛盾创造了条件。随着现代科技的发展，特别是气象预报、洪水预报理论、方法和手段的进步，短期洪
水的预见能力已大大提高，但水文预报的误差总是难免的。不同时刻的入库流量和峰现时刻等预测洪水过
程的随机性，再加其它流动运行条件的随机性，如：出库泄洪过程的不确定性、水位库容关系的不确定性
等，必将导致与调洪风险率相关的库水位过程的随机性。其中，水文预报的不确定性是影响预报调度风险
率的最重要因素。预报调度风险率的确定关系着汛限水位的合理选择和洪水资源的安全利用。前人已对水
库的调洪风险和预报调度分析做过很多研究，但未能实现这二者的有机结合，从而使预报调度风险率的定
量评估问题迄今未能得以圆满解决。

1洪水预报的不确定性分析

风险分析方法是以统计信息为基础的。水文预报不确定性的定量分析，是水库预报调度风险率计算的
关键所在。

1.1水文预报误差和精度评定由于水文测验误差、预报方法误差和抽样误差等主观因素和客观因素
的综合作用，水文预报误差总是难免的，不可能完全消除。根据大量统计计算和物理成因分析，表明水文
预报误差的分布规律一般是两端有限的偏态分布。由于通常水文预报的保证率要求不是太高，对于不太高
的保证率要求，用正态分布与偏态分布差别不大。因此，文献[3]建议：可以用正态分布作为水文预报误
差分析的基础。

防洪预报调度是以预报的洪水过程、而不是实测过程为依据的。所以，在实际进行预报调度时，只能
通过大量预报实践的检验，应用统计方法来说明预报误差的随机特性。

收稿日期：2003-12-05
作者简介：姜树海(1946-)，男，江苏南京人，教授级高级工程师，主要从事水工水力学和风险分析研究。
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《水文情报预报规范》[4]提出了对水文预报方案进行检验和评定的要求，其目的就在于考察预报成果
的精度及其可能影响。大量实测资料统计分析给出的预报精度等级评定结果，可以提供调洪过程中入库洪
水过程及相应起调水位的随机特性参数，从而定量给出调洪演算随机微分方程求解所需的水文输入条件。
现行规范的精度评定方法，其实质是给出一个概率意义上的“置信区间”：在一定的概率标准下，误差有
一定的区间范围。这一误差区间的两端即为上限与下限误差值。规范中的“合格率”即合格预报次数与预
报总次数之比的百分数，反映了误差区间的概率值。“许可误差”即合格预报的上、下限值，给出了误差
区间的两个端点。

1.2入库洪水过程随机特征值的确定为了进行水库预报调度的风险分析，必须定量给出预报入库
洪水的随机过程Q(t)。显然，入库洪水是一连续的随机过程，可以认为，预报给出的洪水过程线即为随机

过程的均值线μQ(t)。重要的是确定过程不同时刻的标准差σQ(t)。为此，需要从给定的入库流量(包括洪
峰流量)的预报精度评定等级出发，将其合格率和许可误差指标统一转化为入库洪水过程Q(t)的标准差σ

Q(t)。

在前述预报误差正态分布假设的前提下，可以认为整个过程不同时刻入库流量(包括洪峰流量)的预报
误差ε，落在零误差左右各一个许可误差Δ范围内(上限+Δ和下限-Δ)。按规范规定，甲等精度等级的合
格阈值为85%，即区间2Δ范围内的概率p

p(-Δ<ε<Δ)=85%(1)

根据概率理论，由式（1）求得

Δ=1.44σ(2)

按规范[4]规定，过程预报(包括洪峰