洪泽湖历史洪水分析(1736─1992年)

根据1736－1911年文献记载的洪泽湖年最高水位及1914－1992年湖区水文测站的水位、流量资料，进行了长、短序列的入湖洪峰流量及不同时段洪量的频率分析，进而推求出不同重视期的设计入湖洪量和洪水年份相当的重现期，并分析洪水的灾害特征，结果表明：1）洪泽湖历史上洪水发生频繁，1786、1851、1906年均发生过特大洪水，高堰志桩分别至163、23．4、16．1尺。2）1953年建库后，湖水位上升。年最高水位历年平均值较建库前升高了1．22m；多年平均水位升高了1．72m。3）1916－1992年淮河蚌埠站年入湖洪峰流量、最大3日洪量、最大30日洪量和年平均流量频率分析显示。1954年分别相当于20、20、45．5和30．3年一遇洪水。1991年分别相当于7．1、7．1、10和14．7年一遇洪水。1991年洪水总体上小于1954年，但灾情超过1954年．表明湖区受灾程度有加剧趋势。     

基于Copula函数的连河通江湖泊防洪安全设计:以洪泽湖为例

湖泊作为一种蓄水单元,尤其是大型过水性湖泊,是一种典型的平原型水库,在功能上与山谷型水库具有许多相似之处,但由于其特殊的地理地形构造,使得入湖洪水过程与入库洪水过程存在着较大的差异.在防洪安全设计研究中,山谷型水库关注的多是坝址洪水,即总的入库洪水过程,而对于湖泊来说,还需要关注各个分区的入湖洪水过程对湖区洪水演进的影响.针对大型过水性湖泊入湖洪水特征,本文采用Copula函数构造了多个联合分布函数,提出了一套基于总的入湖洪水过程推导各个分区入湖洪水过程置信区间的方法.以洪泽湖为应用实例,结果表明:1)在联合重现期已知的情况下,该方法能够确定总入湖洪量与洪峰的95%置信区间;2)该方法通过径流相关性分析对入湖河道合并聚类,形成分区入湖过程,既考虑了河道间天然的水文、水力联系,又避免了联合分布函数维度过高的问题;3)在总入湖洪量已知的情况下,该方法能够确定各分区入湖洪量分配95%置信区域.该方法具有较强的统计理论基础,拓展了多变量洪水频率分析技术在水利工程实际中的应用范围.     

基于二次重现期的多变量洪水风险评估

由于洪水是一种具有多个特征属性的随机事件,频率分析成为洪水风险评估的一种有效手段,多变量重现期与设计值的定义与计算则是洪水频率分析中的重点和难点.本文通过构造洪水历时、洪峰与洪量的联合分布,介绍了一种新的多变量重现期定义——二次重现期,并探讨了"或"重现期、"且"重现期和二次重现期对安全与危险域识别的差异性,以及在洪水风险管理与工程设计中的合理性与可靠性.传统的"或"和"且"多变量重现期对安全与危险域的识别存在局限性,利用Kendall函数定义的二次重现期则提供了更加合理的安全与风险域识别,避免了对安全事件与危险事件的错误判定,更有利于指导洪水风险的管理.在给定的二次重现期条件下,依据出现概率最大原则推算的历时、洪峰与洪量设计值组合可以满足工程设计以较低成本承受较大风险的追求,相比于单变量设计值,考虑了洪水多个属性联合特征的多变量设计值提供了更加全面和可靠的参考信息.     

特大洪水对浅水湖泊磷的影响:以2016年太湖为例

2016年太湖发生特大洪水,水位达到历史第二,入湖水量比平均年多60.8亿m³.而从2016年开始太湖磷指标改变了2010年以来平缓下降的趋势出现回升,也就是出现所谓“磷反弹”的问题.为了研究磷反弹和特大洪水之间的关系,本研究从2016年入湖水量、水质、磷通量、水中磷存量以及磷在太湖中的迁移过程出发,对大洪水前后太湖磷的变化进行分析.结果表明：洪水期间入湖河道带来大量的磷是引起磷反弹的主要原因.由于洪水的影响,2016年磷净入湖通量比往年平均水平多出579.2 t,约达到1683.0 t.其中,两次洪水贡献极大,约占全年水平的50%（6-7月和10月的洪水分别带入580.5和268.2 t磷）.磷反弹的另一个原因在于太湖存在较高的磷滞留率,磷在入湖后很难经由出湖河道排出.从入湖后磷的归趋上看,洪水过程中高磷浓度水块尽管存在由太湖西北部向东、南部迁移的过程,但途中水体磷浓度出现显著降低（即滞留现象）,导致高磷浓度水块未能到达出湖排泄区（太浦港、望虞河等）.全年净入湖磷通量中仅有小部分（205.3 t）直接引起水体磷浓度上升,而其余的大部分则滞留于底泥之中,明显高于往年水平.2016年滞留在太湖内的磷很可能破坏了往年底泥-上覆水的磷平衡,对后续水质的变化产生间接的影响.     

河流支流入汇口处水利工程防洪设计水位研究:以珠江流域西江桂平航运枢纽为例

修建在河流支流入汇口处的水利工程,同时受干、支流洪水共同作用,其防洪水位不但与洪水组合特性有关,还与洪水、水利工程行洪的耦合关系有关.已有采用设计洪水重现期对应的特征洪水组合,或者直接采用经验洪水组合进行调洪计算得到防洪设计水位的方法无法有效反映洪水与水利工程的相互作用.本文结合防洪标准的本质,利用Copula-蒙特卡罗模拟方法对修建在支流入汇口处的水利工程的防洪设计水位进行计算,并以珠江流域西江支流郁江广西桂平航运枢纽水闸为例展开研究.结果表明:Copula-蒙特卡罗模拟方法可以有效考虑干、支流洪水组合特性及其与水利工程行洪的耦合关系,以其计算得到的防洪设计水位唯一且可保证达到防洪标准的要求,可有效克服利用洪水重现期确定防洪设计水位存在的不确定性;在干、支流洪水共同作用下,以设计洪水重现期的不同特征组合计算得到的防洪设计水位相差非常大,且与达到防洪标准要求的防洪设计水位相比完全偏离了合理的误差范围,不宜以设计洪水重现期确定防洪设计水位;利用经验洪水组合计算难以合理反映不同工程的洪水及工程特性.研究成果可为修建在支流入汇口处受干、支流洪水共同影响的水利工程防洪设计提供更合理的理论依据和思路.     

基于SWAT模型的淮河上游流域设计洪水修订

变化环境下洪水序列的一致性遭到破坏,引发基于统计原理计算的设计洪水可靠性下降,亟需开展非一致性条件下的设计洪水修订研究.以淮河上游流域为研究区域,运用Pettitt检验法和滑动t检验法综合检测年最大洪峰流量序列突变点,在此基础上,采用SWAT分布式水文模型对变异前的洪峰与洪量序列进行还现,利用径流深的模拟结果修订设计洪水,并对修订后的洪水序列进行频率分析.结果表明:(1)淮河上游息县和淮滨站年最大洪峰流量呈现不显著的减小趋势,王家坝站则表现出不显著增加趋势,1991年为各站年最大洪峰流量序列的突变点;(2) 3个水文站率定期和验证期的确定性系数(R2)和Nash-Sutcliffe效率系数(NSE)均满足适用性要求,其中流域出口王家坝站率定期R2、NSE分别为0.77和0.79、验证期分别为0.72和0.74,模拟精度较高;(3)淮河上游流域洪水设计值较修订前略有减小,其中,洪峰流量减小幅度平均值在3.3%～6.1%之间,淮滨站的减小幅度最大;不同时段洪量的减小幅度平均值在1.4%～2.7%之间,整体修订幅度小于洪峰流量的修订幅度,并且洪量的时段越长,修订幅度越小;随着重现期的增大,各洪水指标的修订幅度逐渐减小.本研究对于变化环境下的淮河流域水利工程规划和防洪减灾具有重要意义.     

全球大陆末次盛冰期气候和植被研究进展

略述了鄱阳湖围垦的简要历史和现状,分析了近５０年来洪水水位的演变趋势,指出围垦使鄱阳湖面积和容积缩小,调蓄功能衰退,以致水情不断恶化,洪峰水位逐渐上升,高水位的出现频率明显加大,致灾洪水越来越频繁,在此基础上,将围垦对洪水位的影响进行了分析计算,得出了各典型年洪水在不同围垦背景下的围垦效应值。     

洪泽湖出入河流及湖体氮、磷浓度时空变化(2010—2019年)

基于2010-2019年洪泽湖湖体水质逐月监测数据,筛选出影响湖体水质的主要污染物指标为总氮（TN）和总磷（TP）;选取洪泽湖周边25条主要入湖河流和2条出湖河流在2019年10月2020年9月的监测数据,探讨河流外源性输入对不同湖体区域氮磷的影响及其水期变化规律.结果发现：①湖体TN、TP浓度长期居高不下,年均浓度范围分别在1.39~1.86、0.080~0.171 mg/L波动.主要入湖河流TN、TP时空平均浓度（1.92~5.70和0.114~0.181 mg/L）,均高于同区域湖体（1.15~1.46和0.088~0.101 mg/L）,其中北部入湖河流肖河、马化河和五河与临近湖区TN、TP浓度呈现显著正相关,是影响北部湖体TN、TP浓度的主要河流;南部入湖河流维桥河和高桥河是临近湖区非极端降雨期TN、TP的主要来源.②调水工程对湖体及入湖河流TN、TP浓度分布影响显著,调水期湖体沿调水方向TP浓度逐渐上升,TN浓度则呈现先降后升的趋势,南部入湖河流维桥河和高桥河TN浓度达到水期峰值,分别为10.69和9.90 mg/L.③极端降雨期入湖河流的TN、TP浓度显著高于其它水期,由于湖体对TN、TP的富集作用不同,TP浓度呈现中间高,四周低,而TN浓度呈现沿洪水流向逐渐降低的规律.     

新疆博斯腾湖沉积物粒度的古环境意义初探

湖泊沉积物的粒度分析是一种研究古环境变化常用的手段,但是其环境意义具有多解性,尤其是沙（荒）漠干旱区的湖泊沉积物粒度变化,代表的是沙尘天气的多寡强弱还是其它环境因素的变化值得细致研究。在对我国最大的内陆淡水湖—新疆博斯腾湖的沉积物短岩芯进行了^210Pbex,^137Cs定年的基础上,对近50多年沉积物的粒度进行分析,结果表明平均粒径与粗颗粒含量与区域最大河流—开都河大山口站的最大一天洪量、洪峰流量、天山巴音布鲁克站年降水量、湖泊水位变化以及湖泊附近焉耆站3-6月风力强度变化记录等环境因素对比发现,湖泊中部沉积物中粗颗粒含量变化主要反映的是入湖河流径流量、区域洪水强度及频率、山地降水,而并不反映大风天气或者湖泊水位的变化。对其近千年沉积岩芯的多指标分析结果表明,即使在数百年时间尺度上,博斯腾湖沉积物粒度的环境意义依然与十年时间尺度上一致。     

洪泽湖鱼类群落结构及其资源变化

根据2017-2018年在洪泽湖湖心、成子湖湾、保护区湖湾和淮河入湖口进行的鱼类资源调查,结合历年渔业捕捞统计数据,分析了该水域的鱼类群落结构及资源变化趋势.调查共采获鱼类51种,隶属10目16科41属,其中鲤形目种类最多,占总数的62.7%;群落优势种为鳙（Aristichthys nobilis）、（Hemiculter leucisculus）、鲫（Carassius auratus）、刀鲚（Coilia nasus）等7种,鱼类群落的丰富度指数、多样性指数和均匀度指数处于一般至较丰富水平.不同类型湖区间鱼类种类及优势种组成存在一定差异,其中湖心、淮河入湖口的生物多样性指数整体高于成子湖湾、保护区湖湾.与历史资料相比,洪泽湖鱼类的物种数量下降,鱼类资源组成结构发生较大变化,鱼类个体小型化趋势明显,捕捞强度过大、水位波动和水质污染是洪泽湖渔业资源衰退的主要因素.     

太湖流域1999年特大洪水和对防洪规划的思考

１９９９年太湖流域梅雨期自６月７日入梅,历时４３ｄ,流域面平均梅雨总量６７０ｍｍ,是常年的３倍,致使流域发生了本世纪以来的特大洪水。项平均连续最大７ｄ,１５ｄ,３０ｄ,４５ｄ、６０ｄ,９０ｄ雨量均超过历史暴雨实测最大值,接近或超过了百年一遇。流域降雨空间分布南部大于北部,浙西区、湖区、杭嘉湖区和浦东、浦西区明显大于湖西区和武澄锡区。太湖最高水位达到５．０８ｍ,超达１９９１年最高历史水位０．２９ｍ。     

Development of design flood hydrographs using probability density functions

Probability density functions (PDFs) are used to fit the shape of hydrographs and have been popularly used for the development of synthetic unit hydrographs by many hydrologists. Nevertheless, modelling the shapes of continuous stream flow hydrographs, which are probabilistic in nature, is rare. In the present study, a novel approach was followed to model the shape of stream flow hydrographs using PDF and subsequently to develop design flood hydrographs for various return periods. Four continuous PDFs, namely, two parameter Beta, Weibull, Gamma and Lognormal, were employed to fit the shape of the hydrographs of 22 years at a site of Brahmani River in eastern India. The shapes of the observed and PDF fitted hydrographs were compared and root mean square errors, error of peak discharge (EQ_P) and error of time to peak (ET_P) were computed. The best‐fitted shape and scale parameters of all PDFs were subjected to frequency analysis and the quartiles corresponding to 20‐, 50‐, 100‐ and 200‐year were estimated. The estimated parameters of each return period were used to develop the flood hydrographs for 20‐, 50‐, 100‐ and 200‐year return periods. The peak discharges of the developed design flood hydrographs were compared with the design discharges estimated from the frequency analysis of 22 years of annual peak discharges at that site. Lognormal‐produced peak discharge was very close to the estimated design discharge in case of 20‐year flood hydrograph. On the other hand, peak discharge obtained using the Weibull PDF had close agreement with the estimated design discharge obtained from frequency analysis in case of 50‐, 100‐ and 200‐year return periods. The ranking of the PDFs based on estimation of peak of design flood hydrograph for 50‐, 100‐ and 200‐year return periods was found to have the following order: Weibull > Beta > Lognormal > Gamma. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

Analysis of flood propagation changes in the Kienstock—Bratislava reach of the Danube River/Analyse des changements de propagation des crues dans le tronçon Kienstock—Bratislava du Fleuve Danube

Abstract

In the first part of this study, a flood wave transformation analysis for the largest historical floods in the Danube River reach Kienstock–Bratislava was carried out. For the simulation of the historical (1899 and 1954) flood propagation, the nonlinear river model NLN-Danube (calibrated on the recent river reach conditions) was used. It was shown that the simulated peak discharges were not changed significantly when compared to their historical counterparts. However, the simulated hydrographs exhibit a significant acceleration of the flood wave movement at discharges of between 5000 and 9000 m³ s^-1. In the second part, the travel time-water level relationships between Kienstock and Bratislava were analysed on a dataset of the flood peak water levels for the period 1991–2002. An empirical regression routing scheme for the Danube short-term water level forecast at Bratislava station was derived. This is based on the measured water level at Kienstock gauging station.     

Regional flood frequency analysis using support vector regression in arid and semi-arid regions of Iran

Regional flood frequency analysis (RFFA) was carried out on data for 55 hydrometric stations in Namak Lake basin, Iran, for the period 1992–2012. Flood discharge of specific return periods was computed based on the log Pearson Type III distribution, selected as the best regional distribution. Independent variables, including physiographic, meteorological, geological and land-use variables, were derived and, using three strategies – gamma test (GT), GT plus classification and expert opinion – the best input combination was selected. To select the best technique for regionalization, support vector regression (SVR), adaptive neuro-fuzzy inference system (ANFIS), artificial neural network (ANN) and nonlinear regression (NLR) techniques were applied to predict peak flood discharge for 2-, 5-, 10-, 25-, 50- and 100-year return periods. The GT + ANFIS and GT + SVR models gave better performance than the ANN and NLR models in the RFFA. The results of the input variable selection showed that the GT technique improved the model performance.     

洪泽湖、骆马湖、南四湖径流丰枯遭遇分析

依据洪泽湖,骆马湖,南四湖径流量资料,对湖泊历年不同时期径流进行丰枯评述。统计分析了洪泽湖,骆马湖,南四湖年径流,汛期径流,、枯情况,提出了洪泽湖,骆马湖及洪泽期,南四湖各种时期情况下水量丰或枯的遭遇频次。     

长江全流域大洪水下三峡水库对洞庭湖区防洪贡献分析

基于长江中下游一、二维耦合水动力学模型,以1954和1998年洪水为典型,模拟了三峡水库调蓄前后洞庭湖区的洪水过程,定量分析了三峡水库对洞庭湖区防洪的贡献.结果表明:在长江发生1954和1998年全流域大洪水期间,三峡水库实施兼顾对城陵矶河段的防洪补偿调度,可有效缓解荆南三口河系及湖区的防洪压力,减少荆南三口 1.58...     

1993年太湖流域的洪涝灾害及水利工程的作用

1993年汛期太湖最高水位高居建国以来的第3位,仅次于1991年和1954年,达到4.51m(平均水位,下同),局部地区发生了洪涝灾害。本文对1993年太湖流域汛期的雨情和水情做了论述,并对1993、1991、1954年三个典型大水年的降雨和洪水特征作了比较。同时,还对洪涝灾害和水利工程的作用进行分析。太湖流域的雨季一般为5—7月,但是1993年汛期的降雨在时间上的分布有些异常。降雨集中在8月,而河道最高水位则出现在8月下旬。降雨的空间分布有以下3个特征:(1)上游地区的降雨集中在浙西山区;(2)太湖湖区的降雨量很大;(3)下游地区的降雨集中在淀泖和杭嘉湖地区。淀泖和杭嘉湖地区一些水位站的实测河道水位,比发生大洪水的1991年还要高。发生洪涝灾害的原因可归纳为,上游地区洪水来量大,当地的降雨强度高,以及下游河道排水不畅通。为了改进防汛调度和完善治理规划,需要对不同典型洪水年份的降雨和洪水模式做进一步研究。     

Assessing possible changes in flood frequency due to climate change in mid‐sized watersheds in New York State,USA

The frequency of flooding is often presumed to increase with climate change because of projected increases in rainfall intensities. In this paper, using 50‐plus years of historical discharge and meteorological data from three watersheds in different physiographic regions of New York State, USA, we find that annual maximum stream discharges are associated with 20% or less of the annual maximum rainfall events. Instead of rainfall events, approximately 20% of annual maximum stream discharges are associated with annual maximum snowmelt events while 60% of annual maximum discharges are associated with moderate rainfall amounts and very wet soil conditions. To explore the potential for changes in future flood risk, we employed a compound frequency distribution that assumes annual maximum discharges can be modelled by combining the cumulative distribution functions of discharges resulting from annual maximum rainfall, annual maximum snowmelt, and occurrences of moderate rain on wet soils. Basing on a compound frequency distribution comprised of univariate general extreme value (GEV) and gamma distributions, we found that a hypothetical 20% increase in the magnitude of rainfall‐related stream discharge results in little change in 96th percentile annual maximum discharge. For the 99th percentile discharge, two waterbodies in our study had a 10% or less increase in annual maximum discharge when annual maximum rainfall‐related discharges increased 20% while the third waterbody had a 16% increase in annual maximum discharges. Additionally, in some cases, annual maximum discharges could be offset by a reduction in the discharge resulting from annual maximum snowmelt events. While only intended as a heuristic tool to explore the interaction among different flood‐causing mechanisms, use of a compound flood frequency distribution suggests a case can be made that not all waterbodies in humid, cold regions will see extensive changes in flooding due to increased rainfall intensities. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.