| 单词 | 水能利用与防洪 |
| 释义 | 【水能利用与防洪】 拼译：hydropower utilization and flood protection 是水资源综合利用中有着密切关系的两个主要研究方向。水能利用重点研究合理利用河川径流与海洋潮汐位能、水量的最经济方式和工程技术措施。它研究的主要内容包括基础资料、水能利用方式、动能经济、机组选型、综合利用措施、泥沙淤积与回水、水电站最优调度、综合经济评价。水电能源是目前唯一可廉价而大规模开发的、可再生的、没有污染的能源。防洪是一门依据洪水规律和灾情，研究并采用各种对策和措施，预防或减轻洪灾损失的学问。防洪研究具有多学科性质，它研究的主要内容是信息收集与处理、防洪规划设计施工及管理运用、洪水预报调度与警报、防汛抢险及灾后救济等。当今洪水仍然是自然界对人类的主要威胁之一，随着经济的不断发展，洪灾损失将会越来越大。如日本1945年以后的年洪灾损失比以前增加8．2倍；美国预计2020年的年洪灾损失将比1980年增加5倍；中国预估2000年将比1980年年均洪灾损失增加4倍，因此防洪对策与措施研究具有重要理论和社会经济价值。 水能利用起始于水力的直接利用，如水挑、水碓、水磨、水车等已有3000年历史，20世纪40年代又发明了水锤泵和水轮泵。19世纪20年代前后，随着电工、电机学的发展，陆续出现了水力发电站、潮汐电站，水力发电已成为水能利用的主要形式；由于水电建设经验的积累，1924年前苏联韦杰涅耶夫编写的水能利用教科书；1926年美国柔斯撰写的水力发电专著，促进了水电建设与管理；20世纪30～50年代，美国在田纳西干流上修建了9个梯级电站，成为世界上全流域开发的先例；1946年美国马斯率先把优化概念引入单一水库调度中，但是多目标水库群的优化调度尚未研究与应用。人类与洪水的斗争历史尽管悠久，但大体以20世纪50年代为界划分两个阶段。前一阶段研究应用防洪工程措施为主，如始于公元前20世纪的堤防工程、公元前250年的分洪工程。19世纪末期开始利用水库防洪，并由单一防洪发展到防洪、治涝、灌溉、发电航运综合开发治理，由局部治理发展到流域治理。这一阶段防洪非工程措施虽然曾有雏型，如择丘陵而居，以舟为家，实施洪水测报、预报、调度，灾后救济等，但是作为一种概念尚未提出，作为减灾的综合方法和规划策略也没有明确提出。20世纪50年代以来，由于系统工程学和电子计算机、遥感、通讯技术的兴起与发展，使水能利用与防洪研究从单纯的工程措施拓展到非工程措施，使从水资源系统总体研究兴利除害综合效益最优的规划方案、设计参数及统一调度方式成为可能。1962年美国马斯编著的《水资源系统设计》首先把系统分析的理论应用于流域水资源利用规划。70年代中期，前联邦德国逻德等，首次应用混合整数规划模型解决水、火电源选择及装机容量优化问题；同时期，美国麻省理工学院采用筛选、模拟、排序3个模型相配合，选择流域各项工程的参数及开发顺序，完成了阿根廷科罗拉多河多目标开发的流域规划。1986年前苏联阿萨林等撰写《水能计算》一书，总结了前苏联近30年的经验。在库群多目标优化调度研究中，为解决“维数灾”问题，1979年以色列S．Gal提出参数迭代近似解法；80年代初，加拿大A．Turgeon提出具有理论与实用意义的聚合分解法与逐次渐近法；80年代后期，中国张勇传提出偏优损失最小法和余留效益统计迭代法，并与其它学者合写《优化理论在水库调度中的应用》论文集；1986年冯尚友等提出多维决策多目标动态规划的一般模型和求解法；1987年叶秉如提出大系统分解线性最小减优率法；1989年董子敖发表专著《水库群调度与规划的优化理论和应用》，其中提出多目标多层次法；同一年，中南勘测设计院在《华中电网水电站群水库补偿调度》研究中提出，用决策者满意性准则代替以目标函数取极值的严格数学寻优法，这是具有方向性和实用价值的研究成果。根据系统复杂性程度越高、有意义的精确化能力越低的互克性原理，陈守煜率先将模糊集理论系统的应用于水文水资源系统，1990～1992年间发表了专著《模糊水文学与水资源系统模糊优化原理》和《水文水资源系统模糊识别理论》，开辟了水能利用与防洪研究的新途径；1983年吴信益发表论文《模糊数学在水库调度中的应用》，第1次把模糊推理用于水电站水库调度中；1990年王本德编著了《水库模糊优化调度》，首次将其80年代以来应用模糊优化理论研究水库与水库群调度的成果系统化，以利于发展新方法。防洪非工程措施作为一种概念形成于20世纪60年代。防洪非工程措施作为减少洪灾的综合措施日益为人们所接受并逐步得到发展，该领域有价值的研究与应用概括如下：(1)60年代初美国开始用卫星通讯和应用计算机处理水文数据；日本开始雷达测雨，现已达到完全应用阶段；70年代美国、日、欧洲空间研究机构，应用静止卫星实现了全球气象水文数据收集传输任务；美国实施计算机联网控制数据，并在全国十大流域水系先后建成水文测报、预报、调度系统，开展流域水文预报、水量调度和管理。(2)为了提高洪水预报精度及增长预见期，60～70年代初世界许多国家研究应用一批概念性洪水模型，如澳大利亚气象局模型；法国海外科技研究室模型；日本坦克模型；罗马尼亚气象水文所模型；美国的斯坦福Ⅳ号模型、萨拉门托模型、径流综合与水库调节模型；前苏联水文气象中心模型；意大利约束线性系统模型；中国的新安江模型和大伙房流域模型，这些模型是60年代发展的顶峰。近20年又诞生一类应用卡尔曼滤波校正技术的实时预报模型，有贡献的研究者意大利E．Todini创立了MISP实时预报算法；美国P．K．Kitanidis和P．L．Bras撰写了《用概念性水文模型进行实时预报》论文；中国葛守西发表论文《实时洪水预报方法研究与CRFPDP模型》。(3)防洪系统优化调度方面的代表性研究成果有1983年美国S．A．Wasimi等发表的《洪水期应用线性二次系统控制进行水库群实时预报调度》研究论文；1983和1987年中国虞锦江等提出《水电站水库洪水优化控制》的原理与方法、研制了《梯级水电站洪水优化调度》模型；1985年王厥谋建立《丹江口水库防洪优化调度》模型；1987年冯尚友等发表《防洪系统联合运行的动态规划模型及其应用》论文；1988年成都科技大学提出《水库防洪预报调度研究》成果；1989年李文家与许自达提交了《黄河三门峡陆浑故县三库联合防御下游洪水最优调度模型研究》成果；1990年王本德等研制出《大伙房水库洪水模糊优化调度模型》，随后发表了《综合利用水库洪水模糊优化调度》论文，阐述原理与方法。以上丰富的各具特色的研究成果，为防洪非工程措施广泛应用奠定了理论基础。当前水能利用与防洪研究的热点有：(1)水电站群规划方案、排序、设计参数及运用方式选择的优化技术及模糊优选原理应用；(2)电力系统中水能利用方法；(3)水电站效益评价及效益、投资、费用分摊方法；(4)潮汐与抽水蓄能电站规划、设计、运用理论与方法研究；(5)防洪系统设计洪水推求新方法；(6)防洪效益与风险分析；(7)提高短期暴雨预报精度，开展致洪暴雨的中期预报研究；(8)研究水文气象预报模型、实时效正预报模型、模拟模型、水沙预报模型、河道及洪泛区洪流演进模型；(9)防洪系统优化与模糊优化调度研究；(10)都市防洪；(11)区域或流域防洪专家决策支持系统研制及软件开发；(12)洪泛区最优撤退方式、路线研究。【参考文献】：1 张恭肃，等．洪水预报系统．北京：水利电力出版社，19892 陈守煜．模糊水文学与水资源系统模糊优化原理．大连：大连理工大学出版社，19903 全国水文水资源科技情报网．水文科学的发展现状和展望综述，长江流域委员会水文局，19904 国际灌溉与排水委员会编．世界防洪环顾．哈尔滨：哈尔滨出版社，19925 综述编写组．水能技术经济，1992(大连理工大学博士生导师王本德教授撰) |
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