海流兔河基流特征及其对气候变化和人类活动的响应分析

基流是海流兔河流域地表径流的主要组成部分,是流域河流枯水期流量的重要来源,更是维护流域生态环境健康的基本保证。本文采用不同方法对海流兔河流域1957-2011年基流数据进行分析。基于流域水文及气象数据,应用双累积曲线法和SWAT模型分析流域基流对气候变化和人类活动的响应关系。结果表明:流域基流年内分配不均匀,夏季基流分配量普遍较少;基流年际变化整体呈现下降趋势,并分别于1968、1989和2001年发生突变。流域基流对人类活动的响应强于气候变化,人类活动是流域基流变化的主要因素,降雨是次要因素,气温是第3因素。     

珠江梧州水文站枯季月径流预报

梧州站流量作为珠江下游河口地区压咸控制流量,其上游来水的丰枯直接关系到珠江流域枯季水量统一调度的成功实施。基于梧州站枯季(10月-3月)月径流资料,采用逐步回归法提取径流序列的趋势项、周期项,自回归方法预测随机项的组合预测方法建立了梧州站枯季径流预报模型。结果表明:逐步回归与自回归组合的方法在径流预报中取得了较好的预报效果,1月径流预报精度达到甲等,10月、11月、12月、2月以及3月预报精度均达到乙等,可用于实际水文预报工作中。     

基于线性预测控制算法的明渠实时控制研究

针对纵坡较缓、渠池槽蓄量大且完全处于回水区的大型串联渠池中的水位控制问题,本文以南水北调中线工程最后6级渠池为研究对象,通过建立多级串联渠道的离散线性状态空间方程,设计用于多级串联渠池的线性预测控制算法,并采用低通滤波器对控制算法中需要用到的实时水位观测信息进行处理。研究结果表明采用低通滤波处理后的水位信息进行实时控制时能够消除没有明显回水区渠池中发生的水位波动,达到稳定控制的效果。在分水不可预知情况,预测控制算法起到集中反馈控制的效果,控制效果与线性二次型最优控制的控制效果类似;而在分水可预知情况,预测控制算法能提前于分水变化进行闸门控制,起到前馈控制的作用,进一步优化控制效果。     

考虑人类修复作用的河流健康评价

河流修复是人类保护河流健康的重要措施,其可以改善河流水文、生态等各方面特征属性,消除或减轻人类干扰,从而维持和促进河流健康发展。为了量化人类修复作用及其对河流健康的影响,以期为河流健康评价和河流修复提供新的理论和技术支持,本文将人类对于河流的修复作用概化为一项新评价指标,采用模糊集对分析方法对赣江南昌段河流有无人类修复作用下的健康状况进行对比评价。计算表明,虽然在有无人类修复作用下其健康状态评价结果都为"良",但考虑修复作用时河流健康评价值有一定提高,其健康水平更接近于"优"。     

基于EnKF的无实测资料区间支流反分析

区间入流误差是河道洪水演算不确定性来源之一。为此,一部分研究基于水动力模型和数据同化方法对区间总入流误差进行动态修正,但无法推算出某条支流的单独入流过程;另一部分研究通过从下游往上游反算水流的方式推算区间支流入流,但反算结果稳定性差,对边界条件误差敏感,推算的入流过程误差较大。针对上述问题,本文提出了基于集合卡尔曼滤波(EnKF)的区间支流反分析方法。方法由一维河道水动力模型正、反向水流演算初步估算支流入流,并构建监测断面滞时矩阵,计算水流扰动传播时间,从而确定用于支流入流校正的流量监测值。当EnKF校正的结果仍然存在较大误差时,可再次运用EnKF对首次校正结果进一步校正。将该方法应用于理想案例和西江实例,推算的支流入流过程与实测过程十分接近,入流结果 R2和NSE皆在0.99以上,相对RMSE也小于0.05。结果表明,本文提出方法可准确计算出无实测资料的区间支流入流过程,研究结果对于提高河道洪水演算精度具有重要意义。     

梯级水库群联合调度关键技术发展历程与展望

水库调度是实现水资源优化配置的重要方法和有效举措,能有效缓解区域干旱、洪涝等自然灾害,对于实现可持续发展水资源战略具有重要支撑作用。经过多年的理论创新与技术发展,水库群系统调度已经形成了较为完整的框架。水库群调度的先驱者们已经开展了大量卓越的工作,在传统技术的发展,及在针对新问题的理论突破上都做出了重要的贡献。本文旨在于综述水库群调度研究的发展历程,总结当前国内外水库调度领域的热点问题,并探讨未来水库群调度研究的发展方向。     

分布式水文模型子流域划分方法

子流域划分是构建分布式水文模型的重要工作之一,它关系到水文模拟和预报精度的好坏。通过综述分布式水文模型子流域划分方法的国内外研究进展,总结了现有子流域划分方法在不完整流域的子流域划分、无分叉长河段的子流域划分、水文站和水库控制范围确定以及子流域划分软件等方面存在的问题,提出了水文实践对子流域划分方法的需求,最后针对该问题从开发适用性更高的子流域划分算法、开发通用的子流域划分软件和加强子流域划分层次或水平的研究等三个方面对子流域划分研究方向进行了展望。     

考虑梯级水库库容补偿和设计洪水不确定性的汛限水位动态控制域研究

汛限水位动态控制本质上是风险调度的范畴,其最主要的风险源来自于入库洪水的不确定性。不仅包括由于预报误差带来的实时调度风险,还包括由于设计阶段对于设计洪水不确定性考虑不周而存在的潜在防洪风险。本文针对梯级水库,提出了一种考虑库容补偿和设计洪水不确性的汛限水位动态控制域求解新方法。通过分析梯级水库库容补偿调度原理,定义了水库极限汛限水位上限值,并给出了考虑设计洪水不确定性的防洪风险定量表达式。以Copula函数为工具建立上游和区间天然来水的联合概率密度函数,求出下游遭遇某一设计洪水时,上游可能出现的洪水范围,从而得到考虑梯级水库调蓄作用的不确定性设计洪水。通过反复迭代计算最终得到兼顾防洪风险与兴利效益的汛限水位动态控制域。将该方法运用在考虑潘口库容补偿作用的黄龙滩汛限水位动态控制域计算中,并与同频率法和典型年法比较,得到以下结论：1）所提方法能通过挖掘历史洪水信息,为模拟梯级水库设计洪水不确定性提供参考信息;2）相对于同频率法和典型年法,所提方法推求的汛限水位动态控制域更加的安全;3）黄龙滩水库汛期运行水位可以从[240,247]m变为[240,248.21]m。可使汛期来水较多的2000年和来水较少的1994年分别增加发电量0.13和0.11×10⁸ kW·h。所提方法能充分考虑梯级水库库容补偿和设计洪水的不确定性,能得到不增加防洪风险的水库汛限水位动态控制域。     

漓江实时补水优化调度研究

以漓江三期补水工程体系为研究对象,对漓江实时补水优化调度进行研究。首先基于马斯京根流量演算法建立了供水水库群放水和控制断面需水的定量响应关系,在此基础上提出考虑河道水流演进滞时和生态需水要求的漓江水库群联合补水实时优化调度模型及相应的调度规则,并通过约束处理技术使模型转化为能通过线性规划求解的问题。实时优化调度模型在漓江流域的应用结果表明:斧子口、川江、小溶江、青狮潭、五里峡、思安江六库联合调度,可以使特枯年份的供水日保证率达到94%以上。研究对维持漓江河道健康、提高通航保证率以及旅游经济效益具有重要的意义。     

南水北调中线工程渠道糙率计算方法研究

为了明确南水北调中线工程渠道糙率的合理取值,分别选取杨开林公式、美国垦务局公式、美国陆军工程兵团公式,以及优化方法来计算糙率,并构建南水北调中线总干渠水力学模型进行检验。将模型方法应用到刁河节制闸-湍河节制闸渠段的10组稳定工况时,4种方法计算出的糙率值分别为0.01538、0.0156、0.01389和0.0169,代入水力学模型计算的刁河节制闸各工况闸后水位与实测值的相对误差总和分别为0.1744%、0.1586%、0.3028%和0.0947%。4种方法得到的糙率值代入水力学模型的模拟精度中,优化方法最好,建议作为中线渠道糙率计算的方法。