汉江流域径流时空变化趋势分析

汉江流域是南水北调中线工程的水源地,应用Mann-Kendall非线性检验方法,分析了汉江流域干流和各子流域1951-2003年春、夏、秋、冬径流的长期变化趋势.分析发现1991年是汉江流域年径流量趋势变化的突变点,从20世纪80年代的丰水期进入90年代的枯水期;在显著性水平a=0.05上,春季和冬季汉江流域许多子流域径流量长期变化趋势呈下降趋势.分析结果将为南水北调中线工程水资源配置决策提供科学依据.     

基于WPI的十堰市水资源安全评价

基于WPI的基本概念和计算原理,选取汉江上游十堰市作为研究对象,分别从资源、环境、社会、经济等方面共选取了23个指标,采用熵值法确定各指标的评价权重,构建了兼具科学性和合理性的水资源安全评价体系,对十堰市水资源安全程度进行了全面、系统的评价。分析结果表明十堰市水资源安全呈现总体增加的趋势,但仍存在供水设施条件较差等薄弱环节。根据“水利工程补短板,水利行业强监管”的治水新思路,为应对当地水资源安全问题提出了相关建议,研究结果可以为十堰市水资源安全预警提供有益参考。     

暴雨事件中两变量联合分布研究

暴雨是包括年最大日雨量、降雨历时和相应的时段雨量等多个相关变量的水文事件.通过Copula函数分别构建年最大日雨量与时段雨量及降雨历时与时段雨量的联合分布.其中,年最大日雨量和时段雨量的边缘分布均为P-Ⅲ型分布,降雨历时的边缘分布服从指数分布.结果表明,年最大日雨量与时段雨量联合观测值的理论分布和经验频率拟合较好,降雨历时与时段雨量联合观测值的理论分布和经验频率也基本相符.在年最大日雨量、降雨历时及时段雨量的边缘分布和理论分布的基础上,推求两变量的联合概率分布及条件分布概率,然后推求相应的重现期.     

干旱致灾临界状态辨识方法

由旱至灾的过程存在一个临界态, 为辨识干旱致灾临界态, 提出了一种基于主成分分析和支持向量机的干旱 致灾临界态的辨识方法。通过主成分分析对反映干旱持续时间、严重程度和极值特征的多个指标进行降维处理, 剔除指标间相关性引起的冗余信息, 再进一步结合当地的历史旱灾记录, 基于支持向量机的分类原理寻求最优分类平面, 对潜在的干旱样本是否致灾进行分类, 由此确定的分类平面就是干旱致灾临界面。该临界面可以直观地揭示干旱的发展过程及趋势, 便于在干旱预警中推广应用。以汉江石泉以上流域为例, 按照一定原则共选取 107 个潜在干旱样本, 并结合历史旱灾记录, 采用上述方法对潜在干旱样本中的致灾样本进行了辨识, 率定期和验证期的准确率分别达到 88.6% 和 78.6% , 识别精度较高。     

气候变化情景下丹江口水库径流模拟预测

气候变化和异常对水资源影响的评价方法有很多种,本项研究采用概念性水文模型模拟和假定气候情景推算径流变化法,分析气候变化对丹江口水库径流的影响,即利用不同的GCMs模型模拟丹江口水库上游的月降水和气温序列,并通过Delta变化作为汉江流域半分布式两参数月水量平衡模型的输入,用以模拟和预测2021～2050年的丹江口水库径流量.结果表明,对于2021-2050年降水和气温年变化的情景,未来年平均径流将相应升高8.18%(HadCM3)、7.78%(CSRIO)和2.14%(CCSRINES),敏感度分析结果显示,径流量对降水变化的敏感度较径流对气温变化的敏感度要大.     

基于分数瞬时单位线的流域汇流模型研究

Nash瞬时单位线反映了流域汇流的短程记忆特性,水流的运动过程往往具有历史依赖性和路径依赖性,表现为长记忆性,而分数阶微积分非常适合刻画具有记忆和遗传性质的过程。将Nash汇流系统中微分方程的阶次由整数阶扩展为分数阶,借助拉普拉斯变换得出了分数瞬时单位线,用于描述流域汇流的长程记忆性;并选取可以忽略产流误差影响的试验数据对分数瞬时单位线进行验证后,进一步将分数瞬时单位线应用于新安江模型的地表产流计算。结果表明:该模型可以在一定程度上提高高水部分的模拟效果,从而提高整体的模拟精度,但可能受产流误差的影响,洪峰和径流总量的模拟效果并没有得到明显改善。     

离散广义Nash汇流模型及其在河道洪水演算中的应用

基于广义Nash汇流理论,通过定义S曲线或滞蓄曲线,简化了广义Nash汇流计算公式,并推导得出了离散广义Nash汇流模型,将河道下断面出流过程表述为时段初、末入流量与当前时刻及之前若干时刻出流量的线性组合,权重系数由S曲线或滞蓄曲线得出。该模型物理概念明确,又有一定统计意义,结构简单,形式直观,便于在实际中推广应用,最后通过实例分析检验了模型的预报能力。     

基于可靠度理论的设计洪水计算方法研究

在流域梯级开发中,上游水库的调蓄作用改变了下游天然洪水状况,直接影响到下游设计断面的设计洪水.应用可靠度理论中的JC法,对受上游调蓄影响的梯级水库设计洪水计算方法进行研究.以清江梯级水库为例,分别对单库运行和两库联调两种情况进行了分析探讨,直接在失效边界上寻求洪水最不利分配组合,计算了控制断面设计洪水的风险,再结合典型年洪水过程推求下游设计断面的洪水过程线,从而为梯级水库设计洪水计算方法提供一条新途径.以1997年为洪水典型年,算出两种情况下的削峰量分别为5 400m3/s和7 900m3/s,下游控制断面的防洪风险分别为0.842%和0.074%,联合调度较单库运行的削峰作用显著,且防洪风险也小于单库运行.结果表明,基于可靠度理论,不仅可以直接寻求洪水地区组成的最不利洪水情况,还可以定量计算设计洪水风险.     

南水北调中线水源区与受水区降水丰枯遭遇研究

运用Copula方法理论构造了南水北调中线工程水源区与各受水区汛期、非汛期及全年降雨量的联合分布,并用所建模型对水源区与各受水区的丰枯遭遇进行了研究。结果表明,用Copula方法来描述不同水文区的丰枯遭遇问题是可行的。通过分析得出以下结论:水源区与受水区丰枯同步的频率表现出由南向北递减的规律,且同枯的频率略大于同丰的频率,同平的频率最低,有利于调水的频率却表现出相反的趋势;非汛期调往各受水区的水量有限,需配合其他水利工程进行联合调度才能保证供水区的用水安全。     

汉江月径流量混沌特征分析

在介绍混沌运动的特点和相空间重构原理的基础上，探讨了混沌分析的主要定量指标嵌入维数和时间延迟的选取方法。以汉江干流站月径流量序列为例，根据计算的时间延迟，用G—P关联算法和改进的G—P关联算法分别计算关联维数，对两种方法判断月径流的混沌特性进行了分析，结果表明汉江干流安康站、白河站、丹江口站和皇庄站的月径流序列均为随机序列，改进的G—P关联算法能客观地确定出径流量是否为混沌序列。