大型梯级水库是流域水资源管理的核心工程,承担防洪、发电、供水等多目标协调任务。汛期为保障设计洪水防御安全,水库常长期维持于汛限水位(flood-limited water level, FLWL),导致大量洪水资源以弃水形式损失,尤其在梯级系统中更为突出。随着降雨—洪水预报精度提升,基于预报信息动态抬升汛限水位(dynamic control of flood-limited water level, DC-FLWL)成为可能,但大型梯级系统仍面临两个关键科学问题:其一,预报预见期往往无法覆盖整场洪水,超预见期存在显著不确定性,而传统方法直接以设计洪水作为边界,忽略预见期与超预见期内在联系,易高估风险;其二,预报不确定性在系统内的传播机制及其对汛限水位上浮空间的定量影响尚不清晰。因此,需在保证防洪安全前提下,量化“预报增益”与“预报风险”的权衡。
研究内容、结论与意义
研究人员构建由三模块组成的研究框架:模块一利用统计方法刻画预见期预报信息与超预见期洪水特征的相关结构,生成融合预报信息的完整洪水过程;模块二基于预报误差概率分布与情景化最高库水位,依期望型风险准则求解预蓄量上限(upper bound of pre-fill volume, UBFV);模块三分析预见期长度、预报误差、洪水形态对UBFV的敏感性,并核算水电效益。研究以金沙江下游梯级—三峡水库系统为对象,结论表明:低流量预报情景下后续大洪水概率显著降低;存在最优预见期使洪水资源利用收益最大;UBFV与洪水过程形状、历时及水库配置密切相关。该框架为梯级水库防洪—兴利协同调度提供了可量化、可推广的分析工具。