基于双层滑动的水库旱限水位确定算法

旱限水位是水库抗旱预警的重要指标, 可作为水库开展抗旱调度的重要依据, 开展不同类型水库旱限水位确定算法研究, 对水库旱限水位的推广及提升干旱主动防御能力有重要意义。本文探讨了水库旱限水位的概念内涵, 认为水库旱限水位是在干旱缺水条件下水库供水系统达到临界平衡的水位阈值。通过引入调度期、保证期等双层控制期, 提出了适用于多年调节、年调节、季调节水库的旱限水位双层滑动算法, 并且形成了旱限水位控制下的水库抗旱调度策略。通过对张峰水库与和川水库进行案例分析, 验证了双层滑动算法对于多年调节水库和季调节水库的可行性与合理性, 结果表明, 通过设定旱限水位, 可以在干旱前期预留水量, 有效缓解干旱年份的严重缺水情况, 各个行业的缺水率和严重缺水时段均有显著减少。本研究为水旱灾害防御部门制定水库旱限水位、指导水库抗旱调度提供了一套通用算法, 能够为干旱防御决策提供科学依据和技术支撑。     

基于水库群预报调度的黄河流域干旱应对系统

为有效应对日益严重的流域干旱问题,有必要开展面向干旱全过程的黄河流域干旱应对系统研究。基于干旱演变过程设计了干旱指数,通过天气预报模型、回归分析等进行干旱、需水与径流预报;设置多年调节水库旱限水位,实现水资源年际补偿;识别洪水和泥沙分期特征,采用分期汛限水位增加洪水资源利用量;建立了梯级水库群协同优化调度模型,调配抗旱水源。算例结果显示:黄河流域干旱应对系统能够平衡年际间的干旱损失以避免重度破坏,与实际情况相比,在重旱的2014年增加抗旱水源22.40亿m^3。建立的干旱应对系统已应用于黄河流域抗旱实践,提升了流域应对干旱的水资源调控能力。     

中国干旱预警水文方法探析

干旱预警是抗旱工作的首要环节和重要的非工程措施,但由于相关技术方法研究比较薄弱,在实际工作中往往缺乏针对性和可操作性,其作用难以得到充分发挥。为满足抗旱工作的需要,从中国抗旱工作实际出发,在阐述抗旱工作中干旱概念及成因的基础上,分析了中国干旱预警现状及存在问题,集成构建了干旱预警水文指标体系,提出了水文干旱预警水位（流量）的新概念及确定办法,填补了江河湖库干旱预警空白,并在抗旱工作中进行了实践应用,为干旱预警开辟了水文方法新途径。     

应对干旱的黄河干流梯级水库群协同调度

科学控制梯级水库蓄泄过程是减少旱灾损失的重要手段。以减少干旱年份流域缺水量和优化缺水时空分布为目标,构建应对干旱的梯级水库群多时空尺度协同优化调度模型。采用交互式与改进粒子群优化方法,外层寻求多年调节水库旱限水位最优控制,内层优化梯级水库群年内蓄泄过程,实现流域水资源年际调控、年内优化、库群协同、空间协调。以2014年的黄河流域重旱为例,通过模型优化提出2012—2014年龙羊峡水库旱限水位及梯级水库群年内蓄泄过程,结果表明:通过龙羊峡水库旱限水位控制实现跨年度补水,控制各年度缺水率在4.9%~5.7%之间,通过水库群出库过程优化控制不同区域各时段缺水均匀分布,将农业缺水率控制在7.0%~11.0%之间,显著减轻了旱灾损失。     

应对干旱的黄河干流梯级水库群协同调度

科学控制梯级水库蓄泄过程是减少旱灾损失的重要手段。以减少干旱年份流域缺水量和优化缺水时空分布为目标,构建应对干旱的梯级水库群多时空尺度协同优化调度模型。采用交互式与改进粒子群优化方法,外层寻求多年调节水库旱限水位最优控制,内层优化梯级水库群年内蓄泄过程,实现流域水资源年际调控、年内优化、库群协同、空间协调。以2014年的黄河流域重旱为例,通过模型优化提出2012—2014年龙羊峡水库旱限水位及梯级水库群年内蓄泄过程,结果表明:通过龙羊峡水库旱限水位控制实现跨年度补水,控制各年度缺水率在4.9%~5.7%之间,通过水库群出库过程优化控制不同区域各时段缺水均匀分布,将农业缺水率控制在7.0%~11.0%之间,显著减轻了旱灾损失。     

双台子河闸旱限水位研究

根据水文、农业等部门和单位调研成果,确定双台子河闸所承担的供水任务。依据河闸供水设计标准、用水需求及抗旱工作要求,确定干旱预警期。通过实际用水特点计算出河闸应供水量,最大应供水量加上死库容,得到对应河闸水位,并与河闸取水口高程比较,综合考虑,取最大者作为水库旱限水位标准。最后做出合理性分析。     

漆水河羊毛湾水库旱警水位的分析确定

江河湖库旱警水位是指江河湖库因来水偏少、水位偏低,可能影响相关区域生活、生产、生态用水安全,应予以关注或采取抗旱措施的水位。根据水利部办公厅办防[2022]194号《关于做好2022年旱警水位(流量)确定及应用工作的通知》要求,本次通过水库现状供用水量的调查,同时考虑未来规划用水需求,综合分析确定羊毛湾水库旱警水位为626.00 m,为羊毛湾水库今后的科学合理调度和水资源的高效可持续利用提供了有力依据。     

基于SPI的鄱阳湖流域干旱时空演变特征及其与湖水位相关分析

以标准化降水指数(SPI)为工具,以鄱阳湖流域为研究对象,选择流域内13个气象站共50a的逐月降水量和5个水位站共50a的逐日水位为实验数据,通过Mann-Kendall检验方法和Kriging插值方法,分析了鄱阳湖流域干旱的时空演变特征,以Spearman秩相关系数为评价指标,比较了流域不同时间尺度的SPI值与各站湖水位、不同时间尺度干旱强度与各站年最低水位之间的相关程度。研究表明:鄱阳湖流域的干旱具有明显的季节性特征,春季和秋季具有较为明显的干旱化趋势;鄱阳湖的干旱覆盖面较广,干旱在不同区域内的不同时期都有可能发生和转移;鄱阳湖流域的气象干旱对湖水位具有较为显著的相关性,湖水位对3个月尺度和6个月尺度的SPI值响应最为明显,其与湖水位的相关程度,自近出湖口地区向远离湖口地区递增。     

基于降雨洪峰关系曲线的沿河村落预警指标确定

预警指标对流域的山洪预警有着重要的作用。主要以荣成市崂山小流域崂山大疃为例,提出了确定雨量预警指标的方法。根据不同的土壤干湿程度,基于降雨径流曲线获得降雨径流关系,采用推理公式法计算设计洪水,绘制降雨洪峰曲线;根据崂山大疃现场调查,基于曼宁公式获取水位流量关系曲线,结合成灾水位推算临界流量,根据降雨洪峰曲线,由流量反推降雨。计算结果:在Pa=40 mm的情况下,崂山大疃的3个时段的临界雨量为62 mm,75 mm,95 mm,经过"折减"处理获得的3个时段预警指标,准备转移指标为56,68,86mm,立即转移指标为68,83,105 mm。     

太平庄河流域设计洪水推求方法探析

太平庄河流域无水文观测站,属于无资料地区,根据《辽宁省中小河流(无资料地区)设计暴雨洪水计算方法》,对太平庄河流域的设计洪水采用典型频率设计和水位流量关系推求设计洪水,采取典型频率法对天然河道及非天然河道的设计洪水进行计算,并对计算成果进行合理性分析,旨在为做山洪灾害预测预警及分析评价提供科学依据。     

BP神经网络洪水预报模型在洪水预报系统中的应用

采用相关分析法,在区域降水、观测断面流量(或水位)因子中识别出影响预报断面径流过程的主要变量,在多个观测断面的数据均为流量情况下,采用基于时延组合的合成流量为影响预报断面径流过程的变量,采用自相关分析法,识别出影响预报断面径流过程的前期流量(或水位),以这些变量为BP神经网络模型的输入,以预报断面的流量(或水位)为模型的输出,在BP神经网络隐层节点数自动优选的基础上,构建了基于BP神经网络的洪水预报模型。将模型载入中国洪水预报系统中,应用结果表明:模型在历史洪水训练样本具有一定代表性的情况下,可获得较高的预报精度。     

柯克牙河流域水雨情预警系统工程建设中施工组织及质量控制措施分析

柯克牙河流域位于新疆天山山区南坡的温宿县境内,流域水雨情预警系统工程建设主要为防御降雨在柯克牙区域引发的洪水灾害的预警预报系统。根据新疆阿克苏市经济状况和柯克牙上游山洪灾害特点及相关条件,工程可建设6处山区雨量自动监测站、5处水位自动监测站和2处水位流量视频站。建设过程中应充分分析对外交通、主要施工内容和料场等施工条件,加强施工组织设计和质量控制措施。保证预警工程建设顺利完工,为流域防洪预警、预报提供实时信息,同时为合理调度水资源提供精确的基础数据,促进当地经济健康稳定发展。     

复式断面水位~流量关系计算中曼宁公式不同形式的对比分析

以渭河下游华县水文站实测水位~流量点据为验证资料,对比分析单一河槽法、滩槽垂直分割法和全断面分割法三种不同形式曼宁公式在复式河段的适用性,结果表明单一河槽法及滩槽垂直分割法未充分考虑滩槽水流动量交换的特点,计算流量值在平滩水位处出现跳跃现象,不符合天然复式河段水位~流量关系的变化规律,而全断面分割法将断面分割为多股水流然后分别累加各子断面流量,计算成果基本反映天然复式河段水位~流量关系的变化规律,建议复式河段水位~流量关系计算采用全断面分割法。     

江河中的水位和流量

什么叫水位和流量大家知道由天空中降落到地面上的水,除滲漏等损耗以外,絕大部分都形成地表徑流,進入江河中流到海洋(內陸河流除外),因此江河中的水位和流量这兩种特征,是研究陸地水文时所必須考慮的。水位和流量是兩种不同的量,水位代表河槽中水流被注满的程度,流量代表通过河槽水量的多少。所以这兩种作为水情变化特征的量,就物理意义上來說虽然不同,但它們彼此之间却有密切的关系。     

沈阳市农业干旱原因及抗旱对策探析

自2000年以来,沈阳市累计发生不同季节不同级别干旱12次,且干旱的发生频率有增长的趋势,给农民增产增收及农村经济发展造成严重影响。从沈阳市的旱区分部情况分析了农田易旱原因,针对当前农业抗旱工作中存在的薄弱环节,探讨研究提出加强抗旱工作的建议。提出应在在科学分析易旱原因的基础上,因地制宜,多措并举,不断完善和夯实农业抗旱工程和非工程措施综合保障能力,切实保障农民发展切身利益。     

基于LSTM 深度学习的河湖生态流量预警预报模型研究

为探究河湖生态流量预报预警机制,进一步改善河湖生态环境,以浙江省椒江流域为研究对象,提出了考虑预警信息的结合熵值法和LSTM的生态流量预报新方法。结果表明：Q90法得出的柏枝岙和沙段断面的生态流量核算值分别为2.89 m³/s和1.92 m³/s,计算结果低于多年平均流量的10%,较为合理可靠;所建模型验证期的纳什效率分别为0.91和0.88,偏差为2.55%和-3.22%,本模型的低水流量模拟效果要优于传统的新安江模型;柏枝岙和沙段断面无预警信息的预报合格率为98.72%和95.38%,有预警信息的预报合格率高达100%和96.61%,满足预报甲级精度,说明该方法较好地完成河湖生态流量预警信息预报任务。     

鄱阳湖区干旱演变特征与水文防旱对策

根据实测水文资料与历史记载资料,分析鄱阳湖区近1 000年来干旱的气候演变特征,表明从大周期上看,本世纪鄱阳湖区的气候严重干旱属正常偏少状态;但从小周期上看,本世纪前20年湖区气候严重干旱为偏多状态,未来十几年的抗旱形势依然十分严峻.利用都昌站水位资料,分析鄱阳湖区近55年来干旱的水文变化特征,表明干旱的水文变化较气候变化更为剧烈,且单向性变化趋势更加显著,说明湖区抗旱水资源利用困难呈加大趋势,旱期供水形势极为严峻.探讨了新形势下水文防旱对策.     

基于大范围地面墒情监测的鄱阳湖流域农业干旱

以鄱阳湖流域为研究区, 基于2011—2020年22个墒情站的逐日地面墒情监测数据、1956—2020年49个雨量站的日降雨数据及2016—2019年墒情站所在灌区的气象数据, 采用考虑植被生理状态的土壤水分亏缺指数(SWDI)表征农业干旱, 分析不同尺度下墒情、包气带缺水量和降水量的时空分布, 评估SWDI在鄱阳湖流域农业干旱监测中的适用性, 揭示该流域农业干旱时空演变特征及其对气象干旱的响应规律, 初步探讨土壤质地与农业干旱强度的相关性。结果表明: ① SWDI对鄱阳湖流域农业干旱诊断具有较好的适用性; ②近10 a该流域农业干旱呈显著加重趋势, 其中2019—2020年发生流域性重度农业干旱, 且夏、秋、冬连旱, 是近10 a的主导季节性农业干旱, 对水稻、油菜等粮食产量影响显著; ③相较于气象干旱, 农业干旱发生、结束时间分别平均约晚2.5周和3周, 历时长10.1周, 频次更低, 干旱等级更小; ④砂土持水性最差, 易发生特大农业干旱, 黏土、黏壤土保水性最好, 轻旱和中旱发生概率较大, 壤土、砂壤土和壤砂土则介于二者之间。     

西北地区地下水水量-水位双控指标确定研究——以民勤盆地为例

地下水是西北内陆河流域干旱半干旱地区重要的供水水源、生态因子和环境因子。当前缺乏针对西北干旱半干旱地区特点的地下水水量和水位双控管理指标确定方法研究，无法为西北地区开展流域水资源管理生态保护提供技术支撑。本研究基于地下水可持续利用和生态保护的原则，提出了一套确定西北地区地下水水量-水位双控指标的技术方案。采用“以位定量”的思路，依据指标监测井代表的不同地下水功能区的地下水管理水位，确定水位指标区间值；将通过天然植被排泄的地下水量作为不可袭夺的排泄项，以数值模拟方法预报求解满足水位指标约束的地下水开采量，计算水量指标区间值。以民勤盆地为研究区开展示例研究，依据技术方案计算得到水位指标的下限阈值为埋深5.00～49.37 m，上限阈值为埋深0.00～5.00 m，水量指标上限为6 000×104 m3/a，下限为10 000×104 m3/a。采用2012—2016年区内实际开采量和监测水位变化趋势进行验证，当开采量在水量指标区间内运行时，水位也基本在水位指标区间内变化。该技术方法可以为西北地区开展双控管理提供一定的技术支撑。     

河道洪水实时概率预报模型与应用

通过数据同化方法合理地将实时水文观测数据融入到洪水预报模型中,可提高洪水预报模型的实时性和精确度。选取沿程断面流量、水位和糙率系数作为代表水流状态的基本粒子,以监测断面实测水位数据作为观测信息,建立了基于粒子滤波数据同化算法的河道洪水实时概率预报模型。模型应用于黄河中下游河道洪水预报计算的结果表明,采用粒子滤波方法同化观测水位后,不仅可以直接校正水位,同时也可以有效地校正流量和糙率,为未来时刻模型预报计算提供更准确的水流初始条件和糙率取值区间,进而有效地提高模型预报结果的精度,给出合理的概率预报区间。不同预报期的预报结果表明,随着预报期的增长,同化效果减弱,模型预报结果的精度会有所降低,水位概率预报结果受粒子间糙率不同的影响不确定性增加,而流量概率预报结果受给定模型边界条件的影响不确定性降低。所提出模型可以有效同化真实水位观测数据,适合应用于实际的洪水预报工作中。