人类活动对流域洪水过程的影响分析

流域洪水过程受降雨、流域下垫面等多种因素的综合影响,其中人类活动对流域出口洪水过程的影响在近些年越来越明显。选择第二松花江丰满水库以上为典型流域,在调查资料整理和分析的基础上,利用三水源新安江模型,结合人类活动对洪水的主要影响方式,建立了人类活动与模型参数之间的相关关系,依据参数物理意义对WM,B进行改进,并进行场次洪水模拟。通过结果对比分析可知,该方法模拟精度较高,模拟结果能合理反映人类活动对实际洪水过程的影响,可以为该流域水利工程建设与洪水预报提供参考,对其他流域洪水的研究也具有借鉴意义。     

基于MIKE FLOOD耦合模型的洪水淹没风险分析:以北京市某科学城为例

为科学制定城市空间发展及相关规划,对城市暴雨洪水进行精细化模拟,以北京市某科学城为例,利用MIKE FLOOD平台,基于基础地理、河道断面、闸坝工程、暴雨洪水、防洪规划及调度等数据构建了河道一维、研究区二维的大尺度、高精度耦合模型,模拟范围包括山区120 km²、平原区267 km²。根据设计洪水和2021年潮白河生态补水实测数据进行了模型参数率定和验证,准确模拟了现状和规划情景下的河道洪水漫溢及洪水淹没情况。结果表明：模拟水位与率定及验证水位差均不大于0.20 m,纳什系数接近于1,均方根误差较小。模型对包含山区和平原区的大区域范围及精细化河道断面和网格尺度模拟结果较好,适用于科学城洪水淹没风险分析。现状条件下,科学城内仅沙河牤牛河基本满足20 a一遇防洪标准,20 a、50 a和100 a一遇洪水条件下科学城淹没面积分别为0.45 km²、0.76 km²和3.06 km²,淹没主要集中在沙河中游部分河段以及沙河、雁栖河下游入河口处两岸。规划条件下,科学城内河道基本满足防洪...     

二层结构的流域生态调度研究I：方法与模型

针对现有生态调度研究和实践以工程为中心、流域水量调控考虑不足的问题,提出在水量调控基础上进行工程调度的二层结构流域生态调度模型。模型上层先模拟水资源配置决策下的径流过程、水利工程入流以及供水结果,以此为目标和约束条件优化工程调度规则,作为下层水利工程调度的依据,实现符合总体水量决策下的流域整体生态调度。根据影响河道水量过程的决策因素,从社会经济需求控制、水源开发利用和工程运行调度三方面分析流域生态调度调控措施,按照经济生态逐步协调均衡的原则提出从现状模式到综合模式的方案设计方法,形成流域生态调度的整体方法和模型。     

基于气象雷达反演和云图外推法的临近期降雨预报方法研究

开展精准化临近期降水预报是开展实时洪涝预测预警的基础。传统的临近期降水预报一般基于气候模式进行数值预报,计算时间较长、空间分辨率低,预报精度仅为15%～20%,难以满足洪涝灾害预测预警需求。为快速、高精度、高空间分辨率预报降水过程,本研究提出了一种基于气象雷达反演和云图外推法的临近期降雨预报方法。主要包括：(1)采用金字塔光流法(Pyramid Lucas Kanade Optical Flow,简称LK光流法)进行云的运动矢量计算,根据运动矢量计算云团的运移位置;(2)提出基于回波强度和梯度特征的云层类型自动识别方法;(3)利用回波反射率与降水强度间的关系进行临近期降水量的反演及预报;(4)对预报结果进行落区精度评估和量级精度评估。2019—2020年四场降水实验研究结果表明：该方法可以实现0～1 h近实时1km高空间分辨率预测,而且预测期内的降水落区预测精度较高,平均精度可达60%;对落区内雨量站的量级精度进行对比分析得出四场降水的偏差BIAS分别为0.23 mm、3.56 mm、-7.12 mm、-5.15 mm,均方根误差RMSE分别为5.09 mm、8.45 mm、21.23...     

基于可变集方法的流域防洪工程体系风险评价

对流域防洪工程体系进行风险评价，是流域洪水管理的一项基础性工作。将可变集中的辩证法基本数学定理——对立统一定理用于防洪体系工程风险评价，提出了流域防洪工程体系风险评价的可变集方法。以某防洪体系工程为例，用所提出的方法对其进行了风险评价，并与模糊集对分析法的评价结果作了比较。实例分析表明，可变集评价方法具有理论严谨、新颖，概念清晰，方法简捷的特点，具有广阔的应用前景。     

协调公平与效率的“四水四定”研究Ⅱ：应用

宁夏干旱缺水且发展不均衡,以水定需是必然选择。本文针对宁夏水资源条件和经济社会特征,构建协调公平与效率的“四水四定”优化模型,开展全区“四水四定”方案分析。模型以用水总量红线指标为水资源刚性约束,根据区域发展战略确定刚性保障需求,通过水与“四定”协调关系分析得出经济社会发展和用水效率可行变化范围。以2019年为现状、2025年为目标年,采用模型协调优化得出“四定”规模控制目标,以及分行业和区县的用水总量控制指标。结果表明,在全区73.27亿m³用水总量和41.5亿m³耗水约束下,满足全面小康的“四定”规模为750万人、5481亿元GDP、84.7万hm²灌溉面积和791 km²建成区面积。通过对比分析方案的公平性和效率提升状况,揭示了不同行业、区域的水量流转方向,表明约束设置对结果有显著影响,可为区域经济社会发展和水资源管控决策提供参考。     

基于可变集的年径流预测方法

年径流预测是水资源学科中的研究热点与难点,如何保证预测方法的科学性与预测精度的稳定性是研究的关键问题。文中应用可变集的辩证法数学定理,引入辩证思维,提出年径流预测可变集方法新的研究途径。通过实例与实测值比较分析,表明新的预测途径在满足一定预报精度要求的前提下,可以保证方法的可靠性与结果的稳定性,具有广阔的应用发展前景。     

高水位条件下密云水库应对极端暴雨的调度模式研究

自南水北调通水以来,密云水库蓄水连年上升,直至2021年突破历史最高水位,蓄水量达到新的历史最高值。水库在高水位条件下运行对应的风险及调度所需的条件也随之发生变化,分析现状高水位条件下流域发生极端暴雨对于水库的安全运行至关重要。基于流域降雨资料,结合2012年“7·21”房山暴雨、2016年“7·20”北京大暴雨、2021年郑州“7·20”特大暴雨、“10·5”山西暴雨等极端降雨过程,模拟水库在典型暴雨下开展洪水预报及水库调度的时间与冗余空间,分析其在现状高水位运行条件下的调度模式,为水库安全调度与管理提供决策支撑。     

水库典型洪水选择的可变模糊模式识别方法

典型洪水选择是水库设计洪水研究中的重要内容。以陈守煜创立的可变模糊集理论为基础,提出水库典型洪水选择的可变模糊模式识别方法,建立了水库典型洪水选择的数学模型,突破传统方法依照定性分析原则选择典型洪水、缺乏数学模型与定量方法的局限。以丹江口水库夏汛典型洪水选择为例,具体说明方法的基本思路和步骤。实例研究结果表明,方法合理、可行。     

二层结构的流域生态调度研究Ⅱ：松花江流域生态调度实践与应用

随着生态文明建设、人水和谐理念的深入,生态调度也从理论方法研究进入实践应用阶段,但从工程生态调度到流域生态调度仍有诸多技术问题。本文以流域生态调度需求迫切的松花江流域为例,在梳理流域经济发展与生态保护需求的基础上,构建松花江流域二层结构流域生态调度模型,在流域层面水量总体配置的基础上针对重点生态断面、水库进行生态优化调度。通过从流域水量调控到断面生态流量调度的耦合分析,给出不同方案流域水量供需平衡和水源配置基础上的重点断面生态调度结果,提出重点水库的调度规则优化方案,验证了二层结构流域生态调度模型的实际应用效果,可为流域生态调度实践和相关研究提供依据和参考。