抬高水库汛限水位的洪水资源化利用研究

以河北洋河水库汛限水位分析为例，采用水库洪水调度多目标动态规划模型，模拟计算了不同频率入库洪水下水库不同汛限水位所对应的蓄、泄洪关系。在此基础上建立了综合考虑入库洪水、水库安全运行、下泄洪水超下游地区防洪标准、下泄洪水减少导致下游生态环境用水破坏等不确定性因素的水库汛限水位抬高风险评估模型与多目标风险决策模型，并对不同汛限水位下洪水资源化利用效益进行了计算，得出了不同频率入库洪水下的水库最优分期汛限水位方案。     

考虑Copula-LM-HMS耦联的台风情境下大坝洪水漫顶风险率计算

气候变化下台风风暴潮出现频次增加,形成的暴雨洪水对水库大坝安全产生极大威胁。由于部分地区实测流量资料缺少,基于雨量资料的随机模型与水文模型耦合模拟洪水过程线的研究亟待发展。针对现有小流域流量资料缺少问题,研究了基于降雨随机模型与水文模型的Copula-LM-HMS耦联模型,来模拟入库洪水并计算水库大坝洪水漫顶风险率。该模型通过Copula函数与拉丁超立方-蒙特卡罗抽样（Latin Hypercube-Monte Carlo Simulation）生成流域多组7日降雨数据,并通过变倍比放大法缩放处理得到相应降雨序列,利用HEC-HMS水文模型模拟洪水过程线并结合调洪演算得到坝前最高水位,同时考虑风浪作用来模拟台风情景下的库水位变化情况,计算大坝洪水漫顶风险率,并分析不同组合条件对洪水漫顶风险率的影响。余姚市四明湖水库实例分析表明,构建的Copula-LM-HMS耦合模型计算得到的拦河坝在未来台风情境下无漫顶风险,自溃坝最小漫顶风险为0.22%,最大漫顶风险达到2.68%;洪水漫顶风险与降雨分布及起调水位有关,同时风浪作用对洪水漫顶风险影响较大。基于耦合模型进行中小流域洪水漫顶风险率计算,...     

洪水潮水联合优化调度模型与应用——以深圳市布吉河流域为例

下游防洪控制点位于感潮河段的水库防洪调度,本质上是洪水与潮水的联合优化调度。以深圳市布吉河流域为背景,基于控制点水位与下泄流量和潮水位的相关关系,建立了综合考虑下泄流量与潮水位的洪水与潮水联合优化调度的动态规划模型。通过该模型与常规优化调度模型计算结果的比较表明:联合优化调度模型根据潮水位的周期性变化,在低潮位及落潮时加大泄流,充分利用下游河道泄洪能力,高潮位及涨潮时则控制泄流,防止洪潮遭遇,实现了水库最高水位和河道最高水位均较低的理想调度结果。     

河网洪水预报的衰减二乘自回归校正应用

洪水预报是河网地区防洪排涝规划、洪水调度的重要组成部分，而水动力模型是其计算基础。由于模型受等多种因素的制约和影响，水动力模拟计算的水位有时与实测水位存在较大的误差，需要用一定的技术方法来校正。本文通过对这种误差序列分析后，利用自回归模型结合衰减记忆递推最小二乘法（衰减二乘）更新参数，并利用实测资料进行了相应的验证。对研究区的三场洪水进行模拟，计算分析表明，所采用的校正技术能有效提高计算精度，可以应用于实际河网洪水预报中。     

蓄滞洪区洪水演进过程数值模拟及洪灾损失分析

以二维非恒定流基本控制方程为理论基础,采用有限体积法建立洪水演进数学模型。根据蓄滞洪区内不同地形条件及洪水调度方案,以相应的水动力学方法,对模型区域的通量、蓄水量和洪水实时淹没水位进行计算,并考虑了公路建设中路基体积、涵洞尺度、取土方量对蓄滞洪区洪水演进的影响。采用小清河蓄滞洪区的历史洪水淹没资料进行模型验证,模拟了自然滞洪和分区滞洪两种情况下的洪水淹没过程,模拟结果与历史统计淹没范围基本吻合,为蓄滞洪区中的工程建设和防洪影响评价提供了研究思路和方法。     

基于经验相关的城陵矶日流量模拟模型研究

基于洞庭湖水量平衡和长江干流对洞庭湖顶托作用,建立了一种经验的洞庭湖出口城陵矶流量逐日预报模型。首先建立了长江干流宜昌-枝城、枝城-监利流量的相关关系,推求枝城和监利流量;然后根据枝城站流量推求了三口分流量,根据鹿角水位或多输入单输出线性系统模型推求螺山流量;最后根据洞庭湖区鹿角水位以及长江干流监利站和螺山站的顶托作用求得城陵矶流量。模型计算结果与实测资料比较表明,不同水平年下城陵矶流量模拟的确定性系数均超过0.8,能为洞庭湖水文模拟提供新的方法。     

长江宜昌——九江站间水流传播时间分析

根据河道水流传播时间国内的研究现状,分析了影响水流传播时间的因素.研究区间是长江干流宜昌站至九江站:宜昌站作为上游研究站,三峡水库的出流控制站;九江站作为下游研究站,鄱阳湖区长江干流来水的控制站.应用相应水位法计算宜昌站-九江站水流传播时间,根据天然河道水流波的传播原理,结合三峡水库调度对水流传播时间的调控,用实测水位流量资料分析水流传播时间的变化规律.以上、下游站的洪峰水位建立相应关系,并用水力学方法计算了水流传播时间,为长江水库防汛抗旱调度提供一定的依据.     

沭西片防洪保护区洪水淹没风险特征

沂沭泗流域沭西片防洪保护区外河洪水有山区性洪水特征,其特点是洪峰水位高、历时短、总洪量小,溃堤洪水过程的精确计算是保护区洪水分析的关键和难点。为了精确模拟溃堤洪水过程及其在保护区演进规律,构建了一二维实时动态耦合水动力学模型。河网一维水动力数学模型采用1993年、2003年和2012年的实测洪水资料进行了率定与验证;防洪保护区和骆马湖二维水动力数学模型采用区域调研和查勘测量等方式对模型进行了校正和优化;河道与保护区采用溃口进行耦合计算,实现河道与保护区水量实时交互过程的模拟,模型可以作为洪水淹没要素的计算平台。以沂河50年一遇洪水马头溃口为例,溃口进洪历时13.2 h,洪峰流量537 m³/s,进洪量833万m³;保护区内洪水演进速度快,淹没区总面积107.7 km²。结果表明,沂河马头上、下游河段发生溃决,洪水将沿着白马河向下游演进,可以结合淹没水深、洪水路径和到达时间对人员和财产转移进行转移和安置。     

湖泊水文计算的水文水动力学模型研究

研究了一类丘陵与平原过渡地带的湖泊水文计算问题,建立了水文与水动力学模型相结合的湖泊水文计算模型,模型对湖泊上游丘陵区采用新安江模型和湖泊周围的平原区采用SCS模型进行降雨径流计算,对入湖河道、湖泊及其周围涵闸与泵站采用以湖泊为蓄水汊点、以调控涵闸为内边界、以外排泵站和涵闸为外边界的河网水动力学模型。以湖北省四湖流域上区长湖的入湖洪水计算为实例,计算结果表明模拟长湖水位、刘岭闸下水位和田关闸上水位均取得较好计算效果,长湖最高水位的绝对误差除1996年外均小于0.1m。     

耦合水动力模型的NAM模型在青狮潭流域的应用

青狮潭流域地处广西壮族自治区,属于典型的亚热带季风气候。该流域具有降雨时空分布不均的特点,汛期洪灾频发,枯水期缺水严重。应用MIKE 11软件,将一维水动力学模型(HD)与降雨径流模型(NAM)耦合,结合多场次洪水资料对青狮潭入库洪水进行模拟验证。结果表明单独的NAM模型在青狮潭流域适用性不高,但与HD模型耦合后可对青狮潭入库洪水进行较好模拟。     

三峡水库入库流量计算方法研究

应用动库容原理,充分利用三峡库区的河道大断面资料、水位站遥测资料以及水库的实时运行资料等,提出了分段河槽蓄水量计算水库合成入库流量的方法,该方法理论依据充分,物理概念明确。实际计算表明,该方法计算的入库流量过程波动幅度显著减小,且更能反映河道型水库的天然入库流量过程,方法具有普遍的推广应用价值。     

考虑预报误差和风浪作用的大坝漫顶风险分析

考虑了洪水预报和风浪不确定性因素进行漫顶风险评估,对预报调度过程中的起始水位、入库洪水、泄流进行随机误差分析,应用一次二阶矩法描述库水位的随机分布,洪水与风浪采取不同频率的固定组合方式计算,较好地反映了实际调度中各因素的随机误差作用.结果表明,库水位增高主要来自于洪水作用,风浪作用相对较小,但在风险临界水位时较敏感容易导致漫顶失事.考虑随机误差和风浪作用的计算结果较合理可靠.     

考虑预报误差和风浪作用的大坝漫

考虑了洪水预报和风浪不确定性因素进行漫顶风险评估，对预报调度过程中的起始水位、入库洪水、泄流进行随机误差分析，应用一次二阶矩法描述库水位的随机分布，洪水与风浪采取不同频率的固定组合方式计算，较好的反映了实际调度中各因素的随机误差作用.结果表明，库水位增高主要来自于洪水作用，风浪作用相对较小，但在风险临界水位时较敏感容易导致漫顶失事.考虑随机误差和风浪作用的计算结果较合理可靠.     

输水渡槽对河道行洪风险的影响分析

涉水工程可能导致原有的河道水动力条件改变，进而影响河道行洪能力。研究有无涉水建筑物下河道的行洪风险，对工程维护、河道治理及保障地区防洪安全具有重要意义。基于对河道洪峰流量、初值水位、糙率以及堤防高程4种不确定性因子的随机模拟，分析修建在河流上的输水渡槽在洪水作用下的受力情况，结合河道水面线计算结果，采用常规蒙特卡罗法和基于拉丁超立方抽样的蒙特卡罗法分别计算在有无渡槽情况下的河道行洪风险。结果表明：(1)在渡槽内水位分别为0.5,1.0,1.5,2.0 m的4种工况下，清丰山溪行洪能力相较设计流量1 200 m³/s分别下降了36.68%、27.87%、19.00%、10.05%；(2)在无渡槽的情况下，河道行洪风险为0.007；在有渡槽情况的下，上述4种工况对应河道行洪风险依次为0.34、0.045、0.016、0.012；(3)令渡槽内水位处于安全范围内最高值，当清丰山溪流量超过1 600 m³/s时，河道行洪风险仍随洪水流量增大显著增加，应考虑报废渡槽以保证河道行洪；(4)常规蒙特卡罗法和基于拉丁超立方抽样的蒙特卡罗方法均适用于评估渡槽对...     

河道洪水预测的BP网络模型及应用

针对长江中游螺山至汉口站洪水过程, 采用一种改进BP算法，初步建立了考虑区间入流的河道洪水预测的BP神经网络模型，利用该模型对汉口站1986～1987，1998～1999年汛期洪水进行了预报。结果表明，在延长预见期为5d的情况下，应用神经网络对长江中游汉口站流量进行预报是可行的。     

设计安全值结合水文模型的联合预报法在入库洪水预报中的应用

桂五水库产汇流特性复杂、洪水资料序列较短,常规的基于分布式水文模型的入库洪水预报方法并不适用。提出设计安全值结合水文模型的联合预报法:设计安全值基于初损后损法加单位线汇流,水文模型法基于新安江三水源模型,从防洪安全与兴利角度进行联合预报。在确定两种方法初始参数后,对次洪过程进行模拟,结果表明:两种方法各自模拟精度较高,方法评级分别为乙级、甲级;从防洪安全角度,可选择取两种方法模拟结果的外包线作为入库洪水预报;预报结果偏安全的设计安全值法与预报精度稳定准确的水文模型法联合预报,不仅可应用于桂五水库入库洪水预报,并可为洪水资料序列积累较短的水库入库洪水预报工作提供参考。     

基于滑动叠加组合的抽水蓄能电站洪水调节计算模型及应用

针对抽水蓄能电站下水库滑动叠加组合的洪水调节计算,提出了基于分层计算的发电变化过程与动态预留库容相结合的洪水调节计算模型,以沿河抽水蓄能电站为例对模型参数进行了拟定和应用。结论表明：(1)多项式函数能较好地拟合水位库容关系曲线,缩短计算步长能够有效提升洪水调节计算的精度;(2)结合分层计算的发电变化过程和预留控制库容的变化情况,可同时保证发电流量不超泄与洪水不侵占发电库容,可提高抽水蓄能电站的发电和防洪效益;(3)模型考虑电站未发电与发电时遭遇洪水两种情景,可有效全面判别出抽水蓄能电站洪水组合的最不利方案。提出的抽水蓄能电站洪水调节计算模型可为类似工程提供经验参考和借鉴。     

考虑上游水利工程影响的枫树坝水库洪水分析

考虑枫树坝水库上游水电工程的影响,时入库洪水系列进行相应还原以得到天然洪水过程,就新的入库洪水系列和历史洪水系列,采用优化准则适线和经验适线法,进行洪峰和洪量频率分析研究,并分析和论证了设计成果的合理可靠性.为现在正在开展的水库汛限水位复核论证提供了可靠依据,对水库防洪调度、科学决策以及水资源可持续开发利用具有重要意义.     

基于MIKE11的山丘区小流域洪水演进模拟与分析

以历城区柳埠镇所在3个小流域为研究对象,选用MIKE11模拟软件建立了一维河道沿程洪水演进模型[1],完成了不同量级洪水的演进过程模拟与分析。拟定了五种不同的洪水模拟方案,并对不同设计方案下的洪水的演进过程进行了模拟,得出了不同量级洪水沿程水面线动态结果、各断面洪峰流量及淹没水位结果和各断面淹没水深结果。结果表明:模型对山丘区小流域洪水演进过程整体模拟效果可信,可应用于实际山丘区小流域的预警指标的计算分析中;模型模拟结果符合河道洪水演进规律,可为该地区防洪评价及预警工作提供一定的数据支撑和参考依据。     

基于流溪河模型的梅江流域洪水预报研究

为了探讨流溪河模型在中小河流实时洪水预报中的适用性,构建了1、2、3级河道的梅江流域洪水预报流溪河模型,采用PSO算法优选模型参数,并对不同河道分级的模型进行了验证。结果表明,1级河道建立的模型不能较好地模拟出实测洪水过程,尤其是洪峰流量值的模拟,不能满足模型在中小河流洪水预报中的计算要求。3级河道构建的模型可以很好地模拟实测洪水过程,采用流溪河模型进行中小河流洪水预报时,可以选择3级河道构建模型;流溪河模型采用1场实测洪水就可以对模型参数进行有效优选,在实测资料系列不长的我国中小河流洪水预报中应用具有明显优势;采用3级河道构建梅江流域洪水预报流溪河模型和优选的模型参数时,模拟效果良好,可用于梅江流域实时洪水预报。