模糊最优分割法及其在燕山水库汛期水位分期划分中的应用

在《河南省干江河燕山水库初步设计报告》中,对燕山水库汛期洪水分期作了初步设计,根据暴雨洪水的时间分布划分为:主汛期6月20日至8月15日,后汛期8月15日至9月末。本次根据燕山水库的基本资料,选取了:旬暴雨日数、旬面平均雨量、旬最大1日面平均雨量、旬最大3日面平均雨量、旬最大7日面平均雨量以及旬入库水量等6个指标,釆用最优分割法,构建了燕山水库汛期划分计算模型,对燕山水库汛期分期重新作了计算。本次计算所得的汛期分期划分成果为:前汛期6月1日至6月20日,主汛期6月20日至8月31日,后汛期9月1日至9月末。因此,本次分期划分成果与初步设计报告成果基本一致,主汛由8月中旬延迟至8月下旬,增加前汛期分期。     

柘溪水库分期洪水研究

从水文分析及气象成因两方面分析了湖南省资水流域柘溪水库汛期洪水的分期特性,科学地划定了各分期的时间界限.柘溪水库以上暴雨洪水呈现出较为明显的时段特征,其汛期洪水划分为以下几个阶段:4月1日至5月10日,5月11日至7月15日,7月16日至7月31日,8月1日至9月30日.运用频率分析方法推求了各分期的设计洪水,对制定柘溪水库汛限水位控制方案,充分利用水资源,发挥水库综合效益具有重要意义.     

大伙房水库汛期气象水文特征分析

洪水具有利害两重性,将洪水转化为可利用的水资源对增加流域可利用水资源量、提高流域水资源承载能力具有十分重要的意义。在汛期水文气象特征分析的基础上,依据大伙房水库汛期日平均降水量及日平均入库流量资料,利用数理统计方法分析了汛期各旬平均降雨量、暴雨发生频率及汛期各旬平均入库流量的变化规律。根据汛期日平均入库流量资料,采用模糊集合分析法对大伙房水库流域汛期分期进行了研究。结果表明:大伙房水库汛期具有明显的分期特性,可将6月1日至7月11日作为前汛期,7月12日至8月26日作为主汛期,8月27日至9月30日作为后汛期。     

基于Fisher最优分割法的龙滩水库汛期分期研究

以龙滩水库1960—2015年日降水和日径流数据为基础,选取4种权重赋值法进行Fisher最优分割法的汛期分期特征向量计算,并对龙滩水库汛期最优分期数进行分析。结果表明:以旬为汛期分期划分单位的情况下,各类权重系数对分期结果影响较小。基于Fisher最优分割法的龙滩水库汛期分期结果能够较好地反映流域汛期的暴雨洪水变化特点,汛期最优分期数为5期。最优分期结果将汛期分为汛前过渡期(4月上旬至下旬)、前汛期(5月上旬至中旬)、主汛期(5月中旬至7月中旬)、后汛期(7月下旬至9月上旬)、汛后过渡期(9月中旬至10月下旬)。     

模糊集分析法在水库汛期分期中的应用

水库汛期划分有利于缓解防洪与兴利之间的矛盾,同时对提高洪水资源利用效率具有重要意义。应用模糊集分析法,基于石佛寺水库和清河水库1956-2000年45 a实际监测数据,对辽河流域石佛寺水库和清河水库的汛期分期问题进行研究,严格依据模糊集合分析法计算程序,首先通过45年的旬径流量资料对水库汛期进行划分,而后根据不同时段平均旬径流量对分期结果进行合理性验证。结果表明:对于石佛寺水库,6月上旬-7月中旬为前汛期,7月下旬-8月下旬为主汛期,9月上旬-9月下旬为后汛期;对于清河水库,6月上旬-7月中旬为前汛期,7月下旬-8月中旬为主汛期,8月下旬-9月下旬为后汛期。基于45年的实测旬径流量资料对其合理性的检验结果,石佛寺水库和清河水库的汛期划分结果是合理可靠的,表明将模糊集分析方法用于辽河流域水库汛期分期研究是可行的。     

变点分析方法在隔河岩水库汛期分期中的应用

 根据隔河岩水库防洪任务,采用变点分析方法对隔河岩水库汛期进行了分期研究与探讨。并将变点分析方法与成因分析方法、数理统计分析方法、模糊分析方法等计算结果进行比较论证。首先分析清江流域的洪水季节性规律,得出了其主汛期为6月上旬至7月下旬;进一步分析枝城洪水,得出了枝城洪水基本发生在6月20日以后;再通过清江、长江洪水遭遇时间特征分析,发现两江洪水遭遇主要发生在6月下旬至7月下旬。基于隔河岩水库的主要任务是为荆江河段防洪错峰,可将隔河岩水库的主汛期后挪20 d,得到水库汛期分期方式：汛前期为5月1日至6月20日;主汛期为6月21日至7月31日;汛末期为8月1日至9月30日。这为充分利用洪水资源提供了依据与基础。     

基于模糊集合分析法的南水水库汛期气象水文特征分析

以珠江流域北江水系的南水水库的1970—2016年的径流量资料为基础,采用汛期降雨径流时程分布特征分析、数理统计法等方法分析了径流年内变化的一般特征,并采用模糊集合分析法来研究径流在汛期分期问题,对汛期分期的变化进行初步探讨。研究表明,径流主要集中在汛期,占到全年径流量的60%以上;南水水库汛期具有明显的3峰结构的分期特性:前汛期为4月1—30日;主汛期分为3段,分别是5月1—21日、7月10—30日、8月9—24日;8月25日至10月30日为后汛期。比目前的主汛期推后,建议将主汛期推后,但同时也必须要考虑到水库后期蓄水问题,以达到水资源的合理利用。     

流域降雨量分形方法在水库汛期分期中的应用

针对传统的水库汛期分期方法主观性大且分期判定指标因子单一的问题,基于分形方法,以降雨量为指标对澄碧河水库汛期进行了分期。在分期前,先根据流域历史日均降雨量确定水库汛期的起讫时间,再根据分形的聚类性确定水库分期的数量。结果表明:澄碧河水库汛期为4月13日—10月31日,其中前汛期为4月13日—6月6日、主汛期为6月7日—8月25日、后汛期为8月26日—10月31日。     

基于模糊集合分析法的西江不同站点汛期分期研究

西江流域洪水由暴雨形成,具有明显的季节性变化规律,研究汛期分期对于优化流域水库工程运行、协调防洪与兴利矛盾具有重要意义。采用模糊集合分析法对西江不同站点汛期进行了分期研究,综合确定武宣站汛期分期为:4月1日至5月26日为汛前期,5月27日至8月15日为主汛期,8月16日至10月31日为汛末期;大湟江口站汛期分期为:4月1日至6月3日为汛前期,6月4日至8月14日为主汛期,8月15日至10月31日为汛末期;梧州站汛期分期为:4月1日至6月6日为汛前期,6月7日至8月30日为主汛期,8月31日至10月31日为汛末期。研究结果表明,西江不同站点汛期分期在空间上是存在差异性的,采用模糊集合分析法划定的各站点汛期分期结果与站点实际情况及实际防汛实践经验相吻合,可为西江防汛抗旱和水库群优化调度提供技术参考。     

三峡水库汛期分期成因分析与模型计算

首先从洪水产生机理出发,定性分析了三峡水库以上洪水汛期分期的可能性,根据宜昌水文站年最大洪峰量级及峰现时间,初步确定三峡水库洪水汛期分期的时间;其次以宜昌水文站为代表站,建立数理统计模型,将既有随机性又有规律性的洪水信息转化为矢量数据,定量计算三峡水库汛期分期的时间.成因分析和模型计算结果较为吻合,由此确定的三峡水库汛期分期的时间为:6月1日至7月2日为前汛期.7月3日至8月23日为主汛期,8月24日至9月30日为后汛期.     

基于Fisher最优分割法的太湖调度线时段划分研究

为分析现行的太湖调度线时段划分的合理性,优化太湖流域水利工程调度,基于Fisher最优分割法的原理,选取反映流域水情特征的降雨、水位、用水量等3个要素,共5个指标,在现行时段划分的基础上对其进行优化研究。本次优化方案调整了部分时段分点,优化了太湖流域非汛期、汛前期、主汛期、汛后期划分,将非汛期结束时间推迟了5 d,汛前期结束时间推迟了10 d,主汛期结束时间提前了10 d。与现行方案相比,该方案全面考虑了雨洪资源利用和太湖水生态环境安全,统筹兼顾防洪、水资源、水生态环境,是更为综合的划分尝试,研究成果可为太湖流域水利工程调度提供一定支撑。     

减法集对势在佛子岭水库汛期时间域划分中的应用

为有效表征水库流域降水、径流等不确定性因素对水库汛期时间域划分的综合影响,针对基于集对分析的 汛期分期现有方法中根据人为经验确定汛期的问题,应用水库汛期时间域划分概念,提出采用减法集对势方法判 别汛期时间域划分结果,构建基于减法集对势的汛期时间域划分方法。以佛子岭水库汛期划分为例加以验证,选 择能够影响汛期划分的?5?个暴雨、洪水指标,并根据当地气候特性,进行佛子岭水库汛期时间域划分,其中汛期分 期包含前汛期、主汛期、伏旱期和后汛期 4 个分期,最后与集对分析两元和三元联系数法进行对比分析。应用结 果表明：用减法集对势法进行水库汛期时间域划分简便实用,汛期划分成果合理,与集对分析两元和三元联系数 法的分期结论相一致,能客观反映佛子岭流域暴雨洪水特性对汛期影响的态势,能直观区分非汛期和汛期的界限。 提出的减法集对势法用于汛期时间域划分合理可行,在水库汛期时间域划分中具有推广应用前景。     

系统聚类法在水库汛期分期中的应用

针对水库控制流域汛期分期的实际问题，研究提出了采用多因子、基于模糊相似矩阵的系统聚类分析方法，避免了以往研究采用单因子进行分析带来的片面性．章以滦河流域为实例，选用描述流域降雨和洪水特性的6个因子，计算论域元素之间的相似系数，以构成模糊相似矩阵，然后通过系统聚类分析，进行了汛期的分期分析计算．计算结果表明，该方法更具合理性。     

Fisher最优分割法在汛期分期中的应用

针对传统汛期分期多采用定性、统计分析方法,其结果往往带有不确定性的缺陷,介绍了Fisher最优分割法的基本原理和分割步骤。以海河流域密云水库为例,选取反映水库流域暴雨洪水季节性规律的5个指标,根据专家评判法给出各指标的权重系数,计算目标函数,进而进行汛期的分期计算。综合分析和合理性验证表明,该方法具有多指标聚类、满足时序性划分且能判断分几期较优等特点,较适用于汛期的定量分期研究。     

熵权模糊集对分析法在溪洛渡水库汛期分期中的应用

溪洛渡水利枢纽工程是长江防洪体系的重要组成部分,为提高溪洛渡水库的防洪能力和兴利效益,实现金沙江流域洪水资源的安全利用,探讨溪洛渡水库汛期合理划分并进行分期调度是十分必要的。收集并确定了影响溪洛渡水库汛期分期的水文气象因素,建立了基于熵权的模糊集对分析法,利用该方法将溪洛渡水库的汛期划分为次汛期、过渡期与主汛期,最后与模糊集分析法、集对分析法进行了对比分析。研究结果表明,熵权模糊集对分析法简单实用,能客观反映金沙江流域暴雨洪水特性对汛期的影响,汛期分期成果合理,与模糊集分析法、集对分析法的分期结论基本一致。提出的熵权模糊集对分析法用于汛期分期合理可行,为水库汛期动态汛限水位的制定提供了参考依据。     

某大型水利枢纽汛期分期方案研究

汛期分期方案研究是开展水库汛期水位动态控制技术研究的重要基础。综合采用成因分析方法和数理统计方法,分析了某大型水利枢纽库区暴雨、洪水发生规律,提出了把汛期划分为前汛期、主汛期和后汛期三个阶段的汛期分期方案。研究成果为该水利枢纽及同一流域内相关水利工程开展雨洪资源化利用研究提供基本依据。     

改进矢量统计法在汛期分期中应用研究

汛期分期方法是水库汛期划分的技术手段,合理的汛期划分是实现汛限水位分期控制的基础,是洪水资源化研究的重要组成部分。反映因素全面和划分结果直观是汛期分期方法应用的关键,针对矢量统计法在汛期分期应用中的局限性,提出了同时考虑时间密度和统计样本量级的改进措施,并以实例分析了改进后的矢量统计法在汛期分期应用中的适用性。结果表明,改进后的矢量统计法克服了统计值时间重合和统计点反映信息单一的缺陷,分期结果合理。     

浏阳河流域降水时空演变规律分析

通过线性回归、滑动平均、Mann-Kendall检验、累积距平联合滑动t检验和Morlet小波分析等方法,分析了浏阳河流域1969~2013年的年、汛期和非汛期降水的演变规律。结果表明:(1)45 a来,年、汛期降水量呈非显著性下降趋势,非汛期降水量呈非显著性上升趋势。(2)年降水量的空间分布存在不均衡性,降水量总体从东北部向西南部逐渐减少。(3)年、汛期降水量均在1992年发生显著性均值突变,非汛期降水量突变不显著。(4)年降水量均存在27 a左右主周期,汛期和非汛期降水量在时间尺度上的相位变化与年降水大体一致。研究结果可为浏阳河流域气候分析和气候预测提供参考。     

乌江彭水水库分期汛限水位探究

在保证防洪安全的前提下,根据不同的洪水分期,设定水库不同的汛限水位,可使水资源得到充分的利用。根据影响乌江流域整个汛期降水的天气环境条件及彭水水文站实测洪水峰量大小和出现时间等规律的统计,将8月20日确定为彭水水库主汛期和后汛期的分界点,并推求了彭水水库的分期设计洪水。分析结果表明,在不增加库区淹没损失、满足水库下游防洪要求及不影响枢纽防洪安全的前提下,将彭水水库后汛期8月21～31日的水库防洪限制水位提高到292 m,可增加电站的年平均发电量约0.23亿kW·h。     

水文变异对水库汛期分期及汛限水位确定的影响

为科学探讨水文变异对水库汛期分期及汛限水位的影响,基于广西澄碧河水库53年径流数据,采用Mann-kendall、滑动T和Morlet小波等分析水文变异情况并确定突变年,应用集对分析法分别对变异前后的水库汛期进行分期,并结合调洪演算推求和比较水文变异前后的汛限水位。结果表明:径流序列呈现下降趋势,并存在19年的主周期,突变年为1990年。水文变异对水库汛期分期结果有一定影响,主要表现为缩短了前过渡期历时,延长主汛期历时。前汛期汛限水位可调控范围变异前为185~187 m,变异后为185~187.97 m,水文变异使前汛期汛限水位调控上限增加0.97 m,而后汛期变异前为185~188 m,变异后为185~187 m,水文变异使后汛期汛限水位调控上限减少1 m,可见水文变异主要影响着前后汛期汛限水位调控的上限,主汛期无明显变化。