长距离输水渠系冰塞冰坝风险防控机制与技术研究

前言1
1调水工程冰期输水相关研究进展5
1．1河（渠）冰水力学研究现状5
1．2渠系自动化控制研究现状6
1．3调水工程冰期输水研究现状7
2南水北调中线干线工程沿线冬季气温特征分析8
2．1数据与研究方法8
2．2各站点冬季气温变化特性分析10
2．2．1各站点冬季气温变化趋势分析10
2．2．2各站点冬季气温突变分析11
2．3各站点冬季气温寒潮同步性分析12
2．3．1各站点典型年划分12
2．3．2南北地区寒潮同步性分析13
2．4各站点冬季连续低温天数趋势分析14
2．5各站点连续最低七日气温分析16
2．5．1数据整理原则16
2．5．2整理结果16
2．5．3趋势分析19
2．6综合分析20
3南水北调中线干线工程冰情模拟与调度模型建立与检验21
3．1控制方程21
3．2模型求解24
3．3模型参数率定24
3．3．1水温模拟参数率定24
3．3．2平封冰盖厚度模拟参数率定28
3．4模型检验29
4南水北调中线干线工程冰情模拟与调度模型应用与分析34
4．1工程沿线地区冬季短期影响分析34
4．1．1短期气温影响效果对比34
4．1．2短期气温冰情影响规律预测36
4．2串联渠系冰塞-水力响应特性分析51
4．2．1模拟工况51
4．2．2模拟结果与分析51
5调水工程冰塞综合风险评估模型建立59
5．1冰塞综合风险评估模型框架59
5．2冰塞基本风险因子辨识60
5．2．1准则A-产冰量过大60
5．2．2准则B-流速过大，流冰下潜61
5．2．3准则C-输冰能力不足61
5．3风险评估计算准则62
5．3．1基于层次分析法的风险评估准则62
5．3．2基于故障树原理的风险评估准则62
5．4风险评估定级标准63
5．4．1基本风险相关标准63
5．4．2次生风险相关标准64
5．4．3综合风险定级标准64
6调水工程冰塞综合风险评估模型应用66
6．1典型渠池选取原则与运行现状66
6．1．1典型渠池的选取66
6．1．2典型渠池工程特性与运行现状 66
6．2专家咨询67
6．2．1专家组成分析67
6．2．2专家综合咨询结果67
6．3咨询结果特征分析68
6．3．1各风险因子可能性与严重性的线性关系68
6．3．2各风险因子标准差偏差百分比分析69
6．3．3专家群体特征对调查结果的影响71
6．4典型渠池冰塞基本风险等级分析72
6．4．1基本风险等级评估结果与分析73
6．4．2基本风险因子层次总排序73
6．5确定综合风险度74
6．6工程运行管理对策76
6．6．1可控因子筛选76
6．6．2风险降低可能性分析76
6．6．3运行管理制度保障78
7调水工程冰坝风险评估模型建立与应用80
7．1研究对象与研究方法80
7．1．1研究对象80
7．1．2研究方法81
7．2冰坝风险评估体系82
7．2．1冰坝风险因子辨识82
7．2．2冰坝风险故障树83
7．2．3确定最小割集84
7．2．4底事件结构重要度计算84
7．3冰坝风险模糊评估84
7．3．1确定底事件可能性评判语言模糊集84
7．3．2获取底事件可能性模糊概率85
7．3．3评判自然语言转化为模糊函数85
7．3．4模糊数转化为模糊可能性值86
7．3．5FPS转化为模糊失效概率87
7．3．6冰坝故障树顶事件概率的计算87
7．4分析讨论88
7．4．1主要风险因子分析88
7．4．2降低冰坝风险概率分析88
8调水工程冰塞/坝洪水风险保险应对分析91
8．1三方演化博弈模型91
8．1．1模型假设及参数设置91
8．1．2演化博弈模型构建91
8．2三方利益均衡最优策略92
8．2．1理论求解92
8．2．2最优策略确定93
8．3参数影响仿真分析93
8．3．1保险参数对稳定策略影响93
8．3．2概率参数对稳定策略影响94
8．3．3冰坝洪水风险保险推行建议97
9基于冰塞风险防控的运行方式比选98
9．1基本情况98
9．1．1问题的引出98
9．1．2比选思路与条件99
9．2运行方式水力条件对比99
9．2．1运行方式对封冻形式判定指标影响99
9．2．2运行方式对渠系响应及时性影响100
9．3封冻期运行方式切换分析101
9．3．1稳定状态对比102
9．3．2水力过程对比102
10总干渠冰期输水实时调控模式研究104
10．1控制器设计104
10．1．1反馈控制器104
10．1．2寻优控制器104
10．2封冻期调度与分析106
10．2．1控制器水力响应特性对比106
10．2．2控制器闸门群调度过程对比111
参考文献 112