随机模拟在水库群防洪库容设计中的应用

实测系列法和设计洪水地区组成法是现行防洪库容设计中最常见的方法,然而它们在理论及应用中存在着诸多不易解决的问题。有鉴于此,以随机模拟法为基础,建立了求解防洪发电相结合的水库群防洪库容优化模型。在洪水的模拟方面,使用多站典型解集模型,并提出一种新的模型参数估计方法－－多站权重模型适线法。实践证明,该方法对于多站非简单样本的参数估计是有效的。在水库群防洪库容优化分配方面,以随机动态规划方法为依据,结合     

基于条件风险价值理论的水库群防洪库容协同作用

将经济学条件风险价值(CVaR)理论引入防洪评价领域,提出基于CVaR的水库群防洪库容协同作用研究方法,辨识各水库防洪库容值对库群系统防洪损失的影响程度及各水库间协同防洪的互馈方式。以汉江流域五库群系统为案例研究,结果表明：(1)库群系统防洪损失CVaR对各水库防洪库容变动的敏感度排序依次为三里坪、鸭河口、丹江口、安康、潘口水库;(2)当总防洪库容不变时,变动各水库防洪库容组合方案所对应的防洪损失CVaR不一定相同,且各水库防洪库容组合存在可行区间;(3)若选取相同CVaR为约束条件,相比于两库系统(安康-丹江口水库),五库系统由于考虑了更多水库(潘口、三里坪、鸭河口水库)的防洪协调作用,丹江口水库自身防洪库容可调节的灵活空间更大。     

水库群系统防洪联合调度研究进展

系统地回顾和总结了水库群系统防洪联合调度方面的研究进展,对现有研究方法进行了归纳分析,评述了各类方法的优缺点,并探讨了今后的研究方向.     

水库群防洪联合调度研究综述及展望

在介绍了水库群防洪联合调度研究意义的基础上,从常规方法和系统分析方法两个方面综述了国内外的研究进展,并对今后的水库群防洪联合调度研究进行了展望。     

基于防洪库容总量控制的雅砻江下游梯级水库蓄水策略研究

根据长江防御洪水方案对雅砻江梯级水库的防洪库容预留要求,分析了预留防洪库容对梯级电站蓄水发电的影响。结合雅砻江水电开发的特点,提出了梯级水库防洪库容总量控制的解决思路,建立了基于防洪库容总量控制的蓄水期发电量最大模型,计算分析了9种不同来水情景的梯级水库优化蓄水方案,并给出了梯级水库总体优化蓄水策略。对该类问题研究具有一定借鉴意义。     

混联结构水库群联合调度研究

以佛子岭、磨子潭、白莲崖水库群总兴利效益最大为优化目标函数,将水库特征水位、水位库容关系、水位泄流关系等作为约束条件,综合考虑水库群发电、灌溉、供水等功能要求,采用枚举法求解佛、磨、白三库联合防洪调度模型。研究成果表明,磨库对水库群防洪能力影响很小,白库由于能为佛库调洪,可大幅提高水库群的防洪能力,在维持原设计的佛、磨、白水库汛限水位分别为122.56 m、182.5 m和205 m的情况下,分别将126 m、230m作为"佛白联调的起调、止调水位"时,水库群将达到防洪校核标准,且总体兴利效益最大。     

仿射变换法的改进及其在水库群防洪联合调度中的应用研究

仿射变换法是用来求解一阶线性规划问题最优解的一种有效方法。通过对仿射变换法进行改进,使其适用于多阶段的线性规划问题最优解的求解,并将改进的仿射变换法应用于水库群的防洪联合调度,得到了令人满意的调度结果。     

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。     

水库群防洪预报调度系统设计与开发

针对以往水库群预报调度系统集成难度大、方案管理复杂的问题,采用基于图论的水库群集成思想设计并开发了水库群防洪预报调度系统,有效的解决了库群的集成和管理,具有较强的通用性和扩展性:并且为满足Client/Server模式与Browser/Server模式通用化的需要,采用分层体系结构使系统各部分组件易移植.本文主要介绍了系统的体系结构、功能模块和关键技术,该系统技术先进、功能齐全、界面友好、操作灵活、信息丰富,具有较强的实用性.     

长江中下游河道冲淤演变的防洪效应

近年来长江中下游来沙量持续减少,河道面临长距离、长历时的冲淤调整,河道蓄泄关系发生变化,对防洪造成影响。在长江中下游河道冲淤及其蓄泄能力变化预测成果的基础上,对比计算了现状和未来河道蓄泄能力条件下,遇1954年洪水,长江上游水库防洪调度和中下游地区超额洪量的变化情况。结果表明,未来随着长江中下游河道进一步冲刷,河道槽蓄容积增加,相同防洪控制水位下的河道安全泄量增大,三峡水库在进行防洪调度时可下泄流量增大,总拦蓄洪量减小,长江中下游地区总超额洪量减小,但超额洪量在地区分布上存在从上游向下游转移的情况。     

长江中下游河道冲淤演变的防洪效应

近年来长江中下游来沙量持续减少，河道面临长距离、长历时的冲淤调整，河道蓄泄关系发生变化，对防洪造成影响。在长江中下游河道冲淤及其蓄泄能力变化预测成果的基础上，对比计算了现状和未来河道蓄泄能力条件下，遇1954年洪水，长江上游水库防洪调度和中下游地区超额洪量的变化情况。结果表明，未来随着长江中下游河道进一步冲刷，河道槽蓄容积增加，相同防洪控制水位下的河道安全泄量增大，三峡水库在进行防洪调度时可下泄流量增大，总拦蓄洪量减小，长江中下游地区总超额洪量减小，但超额洪量在地区分布上存在从上游向下游转移的情况。     

长江中下游实时洪水预报模拟

以长江中下游防洪系统为对象,概述了在大型复杂防洪系统水沙运动数值模拟基础上,成功地将面向长江中下游防洪规划论证需求的水沙数学模型转化为面向长江防洪系统防汛方案评估需求的长江中下游实时洪水预报数学模型.为适应实时预报调度快速、准确评估的要求,提出了基于水动力学的循环滚动计算模式和实时校正模式.实现了水文学实时校正方法与水动力学数学模型的耦合,建立了基于水动力学的实时校正模式和分洪溃口洪水预报模式.通过长江中下游防汛期间的试运行,较好地解决了洪水预报误差校正和分洪溃口后洪水预报等关键难题,为防汛方案的制定和实时洪水调度方案优化提供了技术支撑,主要成果已应用于长江中下游防汛调度方案中.     

三峡水库建成后长江中下游防洪战略思考

三峡水库建成后,长江中下游防洪形势显著改善,但由于经济社会发展,防洪要求的提高和江湖关系的变化,长江防洪形势发生了一些新的变化。以1954年和1998年典型大洪水为例,分析了三峡水库建成后长江中下游防洪形势出现的新变化,讨论了长江中下游蓄滞洪空间格局调整及江湖关系变化对于防洪的影响。根据长江水沙变化、河道演变、水库群调控和分蓄洪区使用几率变化等出现的新问题,提出未来防洪战略及对策。结果表明:三峡建成后,百年一遇以下洪水防御形势明显好转,而百年一遇以上特大防洪的防洪形势仍然严峻,洪水风险主要转移到水库群上;今后需要在加强蓄滞洪区建设的基础上,重点推动防洪非工程措施建设,以减轻特大洪水带来的灾害损失。     

长江上游国土资源,生态环境与灾害防治

长江上游干流流经青、藏、川、滇、鄂、渝6省市,支流涉及甘肃、陕西、贵州3省,流域面积为105.4×10⁴km²,人口1.55亿,占全国国土面积的11.1%。
长江上游地区经济发展相对落后,人均国民收入低,少数民族众多,与中下游经济发达地区差距很大。但上游地区蕴藏着巨大的经济开发潜能,丰富的水力和矿产等自然资源,以及农、林、牧等物产,对中下游地区经济发展有着巨大的支援作用。同时,由于自然地理上的相关性,又使上游地区的开发治理,对中下游地区的生态环境和可持续发展有着至关重要的作用。
目前,长江上游森林植被大量减少,水源涵养能力下降,水土流失加剧:泥石流、滑坡、崩塌等地质灾害严重,旱、洪灾害频发;沿江大量排放废气、废水、污水,使大气和水体严重污染。随着上游地区生态环境的日益恶化,给中下游地区带来严重危害,河道、湖泊、水库淤积加速,洪涝灾害频繁发生,造成中下游地区经济建设和人民生命财产的重大损失。因此,必须尽快对长江上游地区进行全面综合治理,尽快开展新一轮国土资源大调查,制定各种自然资源的合理开发利用和保护方案;控制沿江污染源的排放,建立大气和水体污染监测系统;运用高新技术,建立上游重点地带地壳形变的动态监测和预警系统,防治地质灾害;充分利用上游地区丰富的水力资源,兴建多级水利设施,对地表水实施人工的时空控制,消除旱、洪灾害。     

长江中游洪水沉积特征与标志初步研究

洪水记录是研究洪水规律的重要依据。通过对1998、1999、2002年长江中游洪水沉积物的系统观察、对比和研究,结果表明,长江中游洪泛沉积在沉积体形状、沉积结构和沉积物成分等方面,具有与正常河道沉积明显不同的特点,可为古洪水事件确定提供可能和依据。根据沉积环境的不同,长江中游洪泛沉积大致可分为3种类型:溃口洪水事件的沉积、滨岸带的洪水沉积和洪水漫滩沉积。进而对各种类型的沉积学特征进行了分析、归纳和总结,初步建立了其识别标志。     

1849年长江中下游大水灾的时空分布及天气气候特征

清道光二十九年（1849年）长江中下游地区的大水灾,对民生造成了严重的影响。作者系统收集了档案、方志、日记和文集资料中关于该年份水灾的记载,以县级成灾分数资料为基础,重建了此次水灾的时空分布,并分析了形成这次水灾的天气气候特征。研究认为,该年度水灾基本在N28°～N33°间呈条状东西向分布,而以N31°一线的灾情最为严重;连续性的降水开始于5月18日左右,到7月18日才结束,中间还有3次持续各达10余天的强降雨过程;这次大水灾是全流域性的,涝灾大于洪灾,降水最集中区域为东部的太湖流域,这和有器测记录的几次长江全流域大洪水并不一致;本次大水灾的直接天气成因是梅雨期提前并超长,雨量明显偏大,持续时间长达62天左右,比有器测记录的更早、更长;当年夏季风应偏弱,副热带高压脊线位置异常偏南,且西风分支明显,经向环流发展,西风南支位置应该也异常偏南;夏季冷空气异常活跃可能是雨带长期在长江沿岸徘徊的真正原因。     

江汉盆地沉积物微量元素特征与长江上游水系拓展

江汉盆地是长江出三峡后第一个大型卸载区,近2.77 Ma以来堆积了近300 m的碎屑沉积物,主要由河流相和湖沼相组成,形成了多个沉积旋回。选择江汉盆地中心位置的ZL钻孔,利用ICP-MS方法,展开微量元素组成分析,研究了新近纪以来江汉盆地沉积物物源的变化。结果表明,上新世以来微量元素化学组成的离散程度逐渐减小,且趋近上部陆壳平均值,可能反映了物源供应区范围的扩展过程。1.25 Ma B.P.以来,多种微量元素含量及Th/Sc、Co/Th、La/Sc、Cr/Cu等比值变化很小,显示长江可能形成于1.25 Ma B.P.以后。     

长江上游地区滑坡分布特征及主要控制因素探讨

在长江上游地区１００ｋｍ＾２的范围内，共普查发现滑坡１７３６处，总体积１３３．９７亿ｍ＾３，滑坡平均密度１．３７个／ｋｍ＾２，平均面变形率１３３３．０３万ｍ＾３／１０００ｋｍ＾２，其中尤以水土保持重点治理区的三大片即陇南陕南片，金沙江下游片及长江三峡库区片分布最为密集，具有规模大，活动性高，危害严重的特点，且近年来活动频率和强度有进一不加剧的趋势，在控制滑坡分布主要因素中以地形地貌，地质构造，地层     

长江中下游江湖水沙调控数值模拟

以长江中下游防洪系统为对象,在大型复杂防洪系统洪水运动数值模拟基础上,成功地将面向长江中下游防洪规划论证需求的洪水演进数学模型转化为面向长江防洪系统江湖水沙调控需求的长江中下游江湖水沙调控数学模型.为适应江湖水沙调控和评估的要求,提出了基于水动力学的闸坝调度计算模式.此外,还对河网分汊泥沙分配模式进行了深入研究.通过长江中下游防洪规划及其洞庭湖区"控支强干"方案论证模拟计算,较好地解决了防洪措施蓄泄后效评估和工程优化调控模式等关键难题,为防洪规划方案的制定提供了定量依据,主要成果已应用于长江中下游防洪规划方案.