“水利系统预报调度理论与方法”考试题与答案要点
1.（10分）请简述水利系统调度规划与实时调度的异同点。
（1）输入资料异同：1）（同）自然地理、水文气象特性，水位库容、泄量关系，依据历史洪水、降雨径流资料推求设计频率洪水、设计频率径流资料（2分）；2）（异）实时调度增加长中短水文气象预报信息及实时水雨工情信息（1分）。
（2）转换体异同：1）（同）调节计算原理与方法、频率分析与风险分析的概率统计原理、规范规定的汛期分期与防洪及兴利设计方法（2分）；2）（异）实时调度增加实时预报方法、预蓄预泄原理方法、汛限水位动态控制理论方法、调度方案实时生成技术与优选理论方法（1分）；
（3）输出成果差异：1）（异）调度规划输出-防洪兴利调度特征水位与库容，多目标功能指标、调度方式及规则，调度图（1分）；2）（异）实时调度输出-实时调度方案（面临时刻兴利供水或防洪决策的泄流量或水位控制状态）（1分）；
（4）约束异同：1）（同）调度功能、任务及设计标准等，即调度原则，依据的法规等（1分）；2）（异）实时调度还受设计输出成果（特征水位、特征泄量、调度规则）约束，或修改经批复可不受其约束（1分）。 2.（20分）“防洪预报调度方式与规则”较“常规调度方式与规则”先进的论据是什么？其涉及到哪些关键性问题？其研究趋势是什么？其研究思路对您有何启示？
（1）先进性的论据：1）理念先进且经过实践检验：相信和利用洪水预报信息，在防洪安全前提下，抓住机遇蓄水，防止后期无水可蓄事件发生，符合：“与时俱进”及“凡事预则立不预则废的哲理” （2分）；2）假定合理且经过实践检验；考虑误差的洪水预报信息，可提前识别洪水量级，且采取预泄措施，可提高防洪安全度，降低风险（2分）；3）调度规则选用的指标更加全面：既考虑实时水位，又利用预报的峰、量等指标（2分）；
（2）涉及到哪些关键问题：1）洪水或短期降雨预报精度及可承受分析（1分）；2）利用洪水预报模型对不同频率设计洪水的时段净雨反演方法研究（2分）；3）可操作及可识别的预报调度规则（即指标）的选择方法（2分）；4）风险分析（1分）；
（3）研究趋势：1）分期与分类调度方式及其规则研究（1分）；2）双标准预报调度方式研究（1分）；3）库群预报调度方式及其规则研究（1分）；4）可承受的预报误差与风险分析研究（1分）；5）综合信息预报调度方式及其规则研究（1分）；
（4）启示：任何创新的研究成果，来自实践的新思维、新理念与其经过实践检验的假定。因此，今后研究中只要重视实践（即多参与课题研究和实践活动），期间开动脑筋，活跃思维才会有创新的理念及其相应的理论方法。切记，尚需要在再实践中检验修正之。（3分）（不要与汛限水位动态控制混淆！！）
3.（20分）请详细论述“多目标模糊优选模型”的推导过程，并依据多目标优化理论与互可原理评价模型的优缺点。
（1）推导过程必须论述其步骤与书写公式：1）论域U内，n个满足约束集的非劣方案决策集、每个方案有m个目标组成对决策集D的评价目标集公式，写出相应的多目标矩阵；（2分）2）写出越大越优和越小越优的优属度计算公式（2分）；3）多目标优属度矩阵（1分）；4）最优相对优属度、最劣相对优属度矩阵（1分）；5）多目标权矩阵（1分）；（可写二元对比权计算方法公式，（2分）；6）与优（或劣）决策差异距离公式（1分）；建立加权距优（或劣）距离公式（1分）；8）建立优化准则：决策j的加权距优距离平方与加权距
劣距离平方之和最小，即目标函数公式（3分）；9）求导解得决策相对优属度矩阵（3分）；10）计算决策方案优属度矩阵，按照方案隶属度最大原则求得最优（满意）方案公式（1分）； （2）优缺点评价：1）优点。基于多目标优化理论构建的多目标函数和二元对比计算权重公式，简单、可操作，较好的考虑决策者的经验；求解模型假定合理，推导严密。可行方案生成与优选的相对性，可实现多目标复杂系统快速求解，其时效性可控制在互可原理“精确且有意义”域内；（3分）2）缺点。当目标数目多到一定程度时，目标权重及其优属度计算结果趋于均匀化，则难以选择有意义方案。（1分）
4.（15分）已知气象台无雨预报的水平如下表：
未来24h无雨预报，流域平均实际降雨值xi （mm）～p%频率的分布
p% Xi 0.01 83 0.1 52 0.2 43 0.5 32 1 24 2 16 5 8 10 2 20 0 50 0 75 0 95 0 水库大坝校核标准0.01%；下游城市防洪标准2%。流域属于蓄满产流，蓄水容量为120mm, 若面临时刻气象台预报未来24小时“无雨”; 且该时刻流域实际蓄水量112 mm。
请计算与评述：若此时水库上浮汛限水位动态控制，则按照极限分险定义式计算的水库大坝和下游防洪安全风险率分别为多少？其计算公式依据什么原理和假定？你如何评价该风险计算方法？
（1）极限风险：1）公式 PZ无雨极（ZLd,Zm0）=PP(X>0)×PZ（ZLd,Zm0）（3分）;2)因流域缺水量x=120-112=8mm（0.5分），即降雨大于8mm才产流，等同流域蓄满，降雨量大于0产流，故从表中求得PP(X>8)=5%（0.5分）；3）计算结果—水库大坝安全极限风险=0.01%×5%=0.0005%（2分）；下游防洪安全的极限风险=2%×5%=0.1%（2分）；
（2）假定“无雨预报漏报”事件与“发生设计标准洪水”事件，两个独立事件（2分），且后者是前者的条件事件。依据概率统计学的两个独立事件同时发生的概率相乘原理（2分）建立极限风险率计算式；
（3）基于贝叶斯推断，设计暴雨洪水事件，应该是“无雨”、“小雨”、“中雨”。。。“暴雨遇上”预报漏报事件的条件概率。而极限风险仅考虑“无雨预报漏报”事件，是不完备的，故建议按照贝叶斯推断分析风险。（3分）
5.（15分）请绘制一张“年调节发电防洪水库常规调度（示意）图”，标明线、区及特征水位名称，说明其防洪兴利调度原则，调度方式及其规则。
注意：题中的“其”是指你绘制的这张调度图。
（1）绘制年调节发电防洪水库常规调度示意图，图上标识出特征线、与分区名称如下： （2）说明防洪兴利调度原则，调度方式及其规则。1）防洪调度原则：主汛期水位不得超过汛限水位（79m）；遭遇设计标准洪水，调洪最高水位不得超过校核洪水位（102米）；2）防洪调度方式：不考虑洪水预报的常规调度方式，依据调度图防洪弃水线水位控制泄量；3）防洪调度规则：7-8月库水位不得超过汛限水位，8月以后不得超过兴利蓄水位，当调洪水过程超过防弃水线，除装机容量发电外，要逐次开泄洪洞、溢洪道，尽快将水位降至防弃水线；4）兴利调度原则：水位不得降至死水位，凡径流大于设计干旱年，必须按保证出力
发电；5）兴利调度方式：不考虑预报的常规调度方式，承担系统峰荷工作位置；6）兴利调度规则：依据调度图分区水位安排发电出力，即调度图分区标识发电调度规则；（6分）
图（9分）：4个特征水位2分；4区4分；3个特征线3分
6．（20分）绘制“水利系统预报调度理论方法体系”结构图，说明一、二层理念、假定与属性，第三层理论方法所涉及哪些关键问题？
（1）绘制结构图如下：（8分）
(2)基本理念：综合利用现代科学技术提供的一切有用信息(长中短期的径流预报,降雨预报,面临时刻上下游流域及补偿水库实际水雨工情等),安全经济地将系统面临时刻或未来某一时期的状态与决策向量控制在设计的可承受的约束域内.（2.5分）
（3）基本假定：1)“设计标准暴雨洪水事件是各级降雨预报漏报条件下的随机事件,在‘无雨’或‘小雨’预报条件下发生的概率趋于零,为不可能事件;而在大雨以上量级预
报条件下发生的概率极高,为可能事件; 2)洪水与中长期径流预报误差水平=方案参数率定的误差水平; 3)状态和决策向量约束域设计所依据的历史资料重演; 4)基于状态与决策向量论域空间的某一子集优选满意决策方案; 5) 既定环境不变的狭义风险分析;（4分）
（4）属性-1）定向（即宗旨）：不增加或降低系统调度设计的风险,且获得更大防洪安全和水利资综合源利用效益；2）定位：范畴-防洪与兴利实时预报调度；定位其运行环境-当代气象水文,自然地理,系统工程状况,社经人文状况,现今降雨、径流预报水平。（2分）
（5）关键问题：1）预报信息可利用准则研究；2）状态和决策控制域的安全经济设计方法研究；3）遵循互可原理的“精确且有意义”准则，构建协调各部门获得综合效益最大的多目标函数；4）基于效用理论探求多阶段、多层次、多目标，三维权向量赋值方法；5）基于相对论的可行方案快速生成法，决策者可参与的人机交互法，提高时效性的求解技术研究；6）效益分类、分摊、估算、评价新方法研究；7）风险识别、定义、估计、评价与决策新方法研究（3.5分）
“水利系统预报调度理论与方法”考试题与答案要点
