2022年长江流域干旱特征分析与新时期抗旱减灾应对模式探讨

受大气环流异常影响,2022年长江流域夏季高温伏旱持续时间长、影响范围广、致灾程度大。分析了近15 a来长江流域历年干旱灾害事件和本次干旱特征,以及长江流域抗旱减灾体系建设现状以及在2022年干旱应对中的成效。在此基础上,提出了新时期下抗旱减灾的总体应对思路：(1)以优化国土空间布局为切入点,从源头上规避干旱灾害风险;(2)以空间上的立体调蓄与时间上的峰蓄枯补为路径,实现干旱灾害的过程防控;(3)以优化水利工程运行调度方式为手段,实现防汛抗旱统筹调控;并针对旱情评估与预测、旱灾风险研判和旱灾风险应对共3个方面的关键环节,提出了抗旱减灾方面的科技需求。     

应对2022年枯水的长江上游水库群联合调度方案

2022年长江汛期来水特枯,针对2022～2023年长江枯季来水预测持续偏少,长江上游水库群2022年9月初蓄水量严重不足,枯水期抗旱保供水困难等问题,充分考虑特枯水条件下的调度约束,分阶段明确蓄水期、枯水期调度目标,研究并提出了保障长江流域供水和航运等多目标需求的联合调度方案,并在实时调度中付诸实践。结果表明：以提出的联合调度方案为指导,2022年11月上旬长江上游水库群最大蓄水量495.9亿m³,取得了良好的蓄水成效;枯水期(12月至次年4月),长江上游水库群有能力实施联合补水调度维持三峡水库下泄流量在7 000～7 500 m³/s,可基本保障长江中下游干流的供水、航运、发电、生态等需求。     

湖南省农业干旱灾害风险区划研究

基于自然灾害风险理论和旱灾物理成因,考虑干旱的危险性、承灾体的暴露性、环境的脆弱性以及抗旱减灾能力等方面的要素,运用“自下而上”的区划方法,对湖南省农业干旱灾害风险进行了区划。以县级行政区为最小区划单元,选取9个评价指标并利用层次分析法构建农业干旱灾害风险指数,采用基于GN算法的区域区划方法,将湖南省划分为5个干旱灾害风险等级和12个分布区,其中常德市、衡阳市、郴州市等地部分地区风险较高;划分结果与湖南省水稻生产干旱灾害风险区划的结果多数相同,验证了区划结果的合理性。     

西北地区农业干旱对气象干旱的时空多角度响应

采用标准化降水蒸散指数和标准化土壤水指数分别表征气象干旱和农业干旱,基于干旱事件三维识别和气象干旱与农业干旱事件对的匹配结果,利用Copula函数条件概率分布和贝叶斯网络概率模型分析了西北地区农业干旱对气象干旱的时空多角度响应关系。结果表明：基于线性、非线性关系模型及Copula函数条件概率分布确立了西北地区农业干旱对气象干旱的干旱历时、干旱烈度、干旱面积及干旱迁移距离间最优响应关系分别为二次多项式模型、基于Frank Copula函数的非线性关系模型、指数模型和线性模型;建立的气象、农业干旱变量间的响应概率特征曲线可定量预测西北地区不同程度的气象干旱发展为农业干旱的概率;已知气象干旱特征条件下,根据最优响应关系及响应概率特征曲线可对农业干旱特征及其发生概率进行可靠预测。     

基于云模型的山东省干旱时空分布特征

基于山东省 29 个气象站 1951—2017 年的实测气象数据,主要采用降水量距平百分率作为气象干旱等级评 价指标,通过云模型分析山东省干旱时空分布的均匀性和稳定性特征,并采用 ArcGIS 的反距离权重法分析不同 时间尺度下的干旱频次空间分布特征。结果表明：山东省降水量距平百分率呈逐年波动式下降趋势,但下降趋势 不明显,干旱发生具有明显的季节性,呈现出季节性连旱现象;从时间尺度来看,年尺度上干旱分布的模糊性和随 机性较小,干旱的确定性更容易度量,干旱分布不均匀性的稳定程度较低;对季节间云数字特征的对比显示,多年 来冬、秋季干旱分布的模糊性和随机性较大,冬季干旱分布的确定性最难以度量;在稳定性方面秋季最稳定,春季 次之,夏季最不稳定;在空间尺度上,鲁西北地区发生干旱、严重干旱和特大干旱的频次最高;发生轻度干旱的频 次最高区位于胶东半岛,鲁南地区次之;发生中度干旱的频次最高区位于鲁中地区,鲁南地区次之;由超熵值大小 判定干旱分布不均匀性的稳定程度,表现为鲁西北地区最稳定,鲁中地区次之,胶东半岛最不稳定;从干旱分布的 均匀性分析得出鲁西南地区干旱分布最不均匀,鲁西北地区干旱分布最均衡;山东省干旱频次在空间上的分布表 现为春旱和冬旱呈从西北向东南递减的趋势,秋旱比较严重。云模型针对半湿润地区的干旱分布具有较好的应 用前景。     

基于颗粒流方法的滑坡灾变过程及冲击致灾预测研究

滑坡冲击致灾研究是滑坡风险评价的关键环节。以勉县老道寺镇楼子沟滑坡为研究对象,通过PFC2D双轴压缩试验获取岩土体细观力学参数,建立滑坡模型及冲击模型,模拟了滑坡灾变动力学全过程,对滑坡的运动位移、运动速度、冲击力等动力学指标进行了定量分析;根据力与变形关系,建立建筑物失效模型,对滑坡冲击致灾进行了定量化评价。研究认为,数值模拟方法可为同类滑坡运动过程分析提供参考,同时也为滑坡防灾减灾定量评估提供新思路。     

动态入流条件下带控制系统风力机的运行特性模拟

采用基于Open FOAM开发的ALMwindFarmFoam求解器,结合致动线模型与大涡模拟方法对动态入流条件下NREL-5MW风机的运行特性进行数值模拟,研究在不同的转矩控制同PI变桨控制的组合作用下,风力机的转速、转矩、输出功率及叶片气动载荷对动态变化入流风速的响应,并通过与未施加控制的风力机的输出结果对比,探究控制系统对风力机运行特性的影响。数值模拟结果表明:相对于传统的5区域转矩控制,改进后的6区域转矩控制同PI变桨控制的组合应用,使风力机在桨距角恢复阶段的控制失效问题得到解决;并且,风轮转速、气动转矩和输出功率均能较好地响应入流风速的变化,达到设定的运转水平;但在入流风速增加至额定风速的过程中,上述参数的响应均存在一定时间的滞后。此外,风轮叶片所受的气动载荷也由于控制系统的调节得到改善。     

卡拉水电站地下厂房初始应力场反演分析

初始地应力场特征是地下工程稳定分析中最重要的条件,为了评价开挖后地下洞室的围岩稳定及支护设计的长期安全,需要对围岩的初始地应力场进行反演。在对雅砻江卡拉水电站工程区地应力实测值进行分析的基础上,根据世界地应力图和GPS地表监测数据所确定的区域地应力特征,选取地下厂房区域测试可靠、具有代表性、离厂房区域较近的实测点作为初始地应力数值反演分析的回归对象,结合反演分析原理,获得整个地下厂房区域的地应力场分布特征。通过对比数值计算值和实测成果可知：测点地应力的大小和方向拟合程度较好,分布规律大致相同,表明采用数值反演分析方法的合理性。分析成果为地下厂房洞室群的布置、开挖支护设计等提供了依据。     

辽宁省干旱特征与预测模型研究

为找出辽宁省干旱的基本规律,并找出适用于辽宁省干旱预测的标准模型,基于该区域沈阳、锦州、开原、叶柏寿、瓦房店、宽甸、岫岩7个气象站点的气象数据,计算不同站点的相对湿润度指数,并基于极限学习机模型、M5树模型、随机森林模型共3种机器学习模型,建立辽宁省干旱预测模型,结果表明:辽宁省多年干旱程度逐年降低,且当地在春季和冬季的干旱严重,存在明显的季节性干旱现象,极限学习机模型在模拟预测干旱中表现的精度较高。