变化环境对NamLik1-2水库下游生态水文情势的影响研究

为探究重要国际河流湄公河支流NamLik河在NamLik1-2水库建设后下游的生态水文情势变化,基于水库下游Hinheup水文站1980—2018年日平均流量数据、流域ERA5再分析气象数据以及NamLik流域地理信息数据,采用IHA＿RVA法定量分析水库运行后河流水文情势改变;基于SWAT模型分析了气候变化和水库调度对水库下游径流年内分配变化的贡献率。结果表明：（1）NamLik1-2水库建库后下游水文情势发生较大改变,整体水文改变度达79%,属于高度改变;下游河道流量年内分配变化显著,月均流量指标的水文改变度达到70.4%。（2）基于SWAT模型对无水库情景的天然径流还原结果,计算得到水库对径流汛期减少和枯季增加的贡献率分别为142%和71%,而气候变化的相应贡献率分别为-42%和29%,水库运行是引起下游径流年内分配变化的主要原因。     

观音阁水库建设运行对太子河本溪段水文情势影响

大型水库建设往往会引起水文情势变化,为真实反映观音阁水库建立对太子河本溪段径流及生态环境的影响,选取本溪(五)水文站1951～2014年日径流量,根据观音阁水库建设时间将日径流量划分为1951～1995年和1996～2014年两个时间段,采用基于水文改变指标法(Index of Hydrologic Alteration,IHA)的变化范围法(Range of Variability Approach,RVA)分析水库运行对太子河本溪段的生态水文指标改变度。结果表明:本溪(五)水文站整体水文改变度达到71.43%,属于高度改变;月平均流量非汛期除4月外其他月份均增加,汛期有较小程度降低,低流量次数减少,低流量持续时间缩短,充分体现水库丰蓄枯补作用;极小流量增大,极大流量有所降低,可见水库的建设运行严重改变的河流原有的极值变化过程;逆转次数增加且为高度改变,可能会破坏动植物生境的稳定性,阻碍水生生物生长。     

基于变动范围法(RVA)的信江水文改变及生态流量研究

选择信江下游梅港站1950~2010年日径流量,根据流域大型水库界牌枢纽运行时间将梅港站径流序列分为建库前(1953~2001)和建库后(2002~2010)两个时段。采用变动范围法(Range of Variability Approach,简称:RVA)分析水库运行对下游梅港站流域生态水文指标改变度,并分析了信江下游生态流量。研究表明:33个水文指标有22个发生中高度改变,11个指标发生低度改变,其水文综合改变度为0.51,属于中度改变;梅港站生态流量值均在RVA阈值内,基本能够保持河流稳定流量,但2月、7~9月及12月河道生态流量大于RVA下限。可适量增大水库下泄水量,降低对下游河段生态系统的威胁。     

水库动库容分析及相应观测部署

随着工农业生产的发展,水利设施的不断增加,要在天然河道上选择适宜的地址设立水文站越来越困难。因此,选有代表性的水库收集水文资料,就具有重要的意义。河道修建水库后,由于库区产、汇流条件的改变,其水文规律亦有所变化,如欲利用水库资料计算的洪水过程进行水文预报或计算,就需要先研究其与河道实测洪水过程的差异,     

跨流域联合供水水库补偿特性研究

跨流域水库补偿特性主要包括水文补偿特性与库容补偿特性两个方面,以大连市两座重要的供水水源碧流河水库、英那河水库为例,运用Copula函数分析了碧流河水库、英那河水库天然入库径流年系列、汛期系列、非汛期系列的丰枯遭遇概率,采用统计学方法分析了两座水库连续枯水系列年的遭遇情况。并建立了考虑外调水源的碧流河、英那河水库联合优化供水调度模型,模拟得出了规划水平年水库供水量与下泄水量,利用两座水库长系列调节历年下泄水量之间的对应关系对水库库容补偿特性进行了分析。研究成果可以为大连市境内水系连通规划提供一定的依据,水库补偿特性研究方法也可为其它类似工程规划提供借鉴。     

河流集合预报方法(ESP)在水资源中长期预测中的应用研究

中长期径流预测是水文水资源研究领域中的一项重要内容,为水资源规划管理及可持续利用、防汛抗旱、水库调度与发电计划制作、工农业用水计划编制等提供科学依据,对国民经济发展具有十分重要的意义.但由于大气圈极其复杂,水文要素并非仅是气象强迫输入的函数.它还受流域基本特性,前期来水以及人类活动等诸多因素的影响,中长期径流预测在其计算中存在着多种不确定性.因此,中长期径流预测一直是水文预测研究中难度较大的课题之一.本文引入河流集合预报方法(ESP),以丹江口水库为应用实例,利用水文气象历史资料和新安江水文模型,预测分析水库2007年10月份每旬的平均入库流量及概率分布统计,并经与实测流量过程对比分析,满足水库运行调度需求,为水库发电计划制作提供了可靠依据.     

黑山水库洪水预报方案编制方法研究

近年来由于经济社会发展的需要,中小型水库在水利行业中尤为重要.在防汛工作中,中小型水库出入库流量的预报精度也更加重要,本文主要阐述了黑山水库的预报方法,由于黑山水库所属河流没有长系列水位、流量、径流量等资料,因此需借用附近水文站的资料.距离黑山水库较近的水文站为岫岩水文站,此站点为国家基本水文站,有长系列水文资料,而且...     

水库对河流径流过程的影响分析——以故县水库为例

水流情势是河流生境的主要定因素之一,影响水生生物群落的组成和多样性.水利工程会改变河流的天然水流情势.本文基于Richter提出的生态水文指标体系,分析了洛河流域长水站的生态水文特征变化.结果显示总体上故县水利枢纽对河流天然径流的影响程度较大.     

水库水体生态系统数值模拟模型及其应用──以丹江口水库为例

介绍了水库生态系统模拟模型,对水库生态变化过程及其数学模拟方法进行了分析.采用1995年的水文、气象、水库调度资料、入库河流水质及水库初始水质资料模拟了该年度丹江口水库水体生态逐日变化过程.     

基于生态流量阈值的河流水文健康演变定量归因

环境变化改变了河流水文情势,影响了河流的生态系统健康,亟需开展变化环境下河流水文健康演变定量归因方法研究。选取北方半干旱地区老哈河流域为研究区,依据流域内3个水文站、17个雨量站和6个气象站1964—2016年数据,基于可变下渗容量模型还原河流的天然流量序列;采用概率密度法计算河流生态流量,基于生态流量阈值推求河流水文健康等级;基于"观测-模拟"对比分析法,定量分离气候变化和人类活动对河流水文健康情势的影响。结果表明:人类活动是甸子和太平庄子流域自1980年以来河流水文健康情势退化的主要原因,其贡献率分别为86.9%和87.9%;大面积农业灌溉用水引起地表径流下降以及水利工程改变天然水文情势,影响了河流水文健康情势;90年代降水量较为充沛,研究流域受人类活动影响程度较小,河流水文健康等级维持在较高的水平。综合生态流量阈值和"观测-模拟"对比分析方法可定量识别河流水文健康情势演变原因,为适应环境变化的河流健康管理提供科学依据。     

汛限水位动态控制方法在碧流河水库的应用分析

"碧流河水库汛限水位设计与运用研究"成果于2004年经水利部松辽委批复,正式投入运行.在2005～2008年的洪水调度中,在利用气象部门短期降雨预报成果的前提下,采用预蓄预泄动态控制方法对实时洪水进行调节.分析结果表明,在不增加水库运行风险的前提下,应用汛限水位动态控制方法,能增加水库蓄水,效益显著.     

耦合长期预报的跨流域引水受水水库调度模型

为提高跨流域引水工程受水水库引水有效性,研究了耦合长期径流预报信息的跨流域引水受水水库调度模型。首先选取汛期径流预报信息,采用径流预报概率修正先验概率来描述径流的不确定性,建立了贝叶斯随机动态规划模型(BSDP-LTF)。然后将模型应用于碧流河水库,并与仅考虑径流相关的随机动态规划模型(SDP-I)、仅考虑长期预报信息的随机动态规划模型(SDP-LTF)进行比较。比较结果得出在供水保证率基本一致且不增加调度风险的情况下,BSDP-LTF模型相比SDP-I、SDP-LTF模型,可分别减少引水8.2%、4.1%。表明贝叶斯随机动态规划模型BSDP-LTF有效改进了径流描述,提高了跨流域引水的有效性。     

三峡水库生态调度目标研究

水库生态调度研究是当前国内外河流生态恢复研究中的热点问题。针对三峡水库具体情况,指出了现行水库调度存在的生态问题,进而以水库下游宜昌站作为分析对象,主要从维持天然河道内环境流量和有利于水库下游中华鲟和四大家鱼产卵繁殖的角度,确定了三峡水库生态调度目标,主要包括三峡水库下游河道内环境流量调度目标以及中华鲟和四大家鱼产卵繁殖期水库调度目标。三峡水库生态调度目标的确定可为三峡工程正式运行后制定合理的调度运用方案提供参考。     

A method for implementing the real-time dynamic control of flood-limited water level

Many studies have proven that the dynamic control of flood-limited water level (DC-FLWL) is an effective methodology to balance flood control and water conservation for reservoir operations during the flood season. However, these studies have focused on determining the bound of FLWL; few studies have investigated the implementation of real-time DC-FLWL, which actually is the core of DC-FLWL. To implement real-time DC-FLWL, a new method for considering rain forecast is presented in the present study. The proposed method includes two procedures: prerelease and prefill, which constitute the prerelease–refill and the prefill–prerelease schemes. For each scheme, the categorical rain forecast with a lead time of 24 h is used as the trigger for different actions, while hydrological forecast and discharge are used to calculate the action details, including the water level reserved and the amount of discharge water. The method is examined via the operation of the flood event “19960810,” which occurred in the catchment of the Biliuhe reservoir in China. The results show that although the maximum water level and the maximum discharge of the three schemes have the same value, the water level at the end of both the prerelease–refill and the prefill–prerelease schemes of DC-FLWL is 68.8 and 68.5 m, which are both higher than the planning scheme, i.e., 68.1 m. These findings further confirm the effectiveness of DC-FLWL and also prove that the proposed method is suitable for implementing real-time DC-FLWL.     

三峡水库汛期控制水位及运用条件

随着长江上游梯级水库的陆续建成投运，三峡水库的水文情势和功能需求与设计条件相比发生了显著变化，仍维持固定的汛限水位运行已不能适应新形势需求。本文通过辨析三峡水库设计阶段汛限水位的设置条件，挖掘流域洪水特性和洪水遭遇规律，论证三峡水库汛期运行水位动态控制的可行性。结果表明:①三峡水库设计推求的汛限水位145 m的适用条件是应对流域性大洪水，而流域性洪水发生概率小且特征明显，可以通过水文水情分析提前预判。②根据流域洪水类型、洪水分期和遭遇规律，预判发生区域性大洪水时，三峡水库6月初至梅雨期结束汛限水位按145 m设置，从梅雨期结束后逐渐提高水位，8月20日后过渡到155 m。③在考虑上游水库群联合调度和气象水文预报的配合下，正常年份三峡水库汛期运行水位可在155 m上下浮动，并考虑提前蓄水。④三峡水库汛期运行水位动态控制，不会增加防洪风险和库区淤积风险，对中下游江湖关系和水文情势有利，可显著提高发电、航运、生态保护和供水等综合利用效益。     

三峡水库汛期控制水位及运用条件

随着长江上游梯级水库的陆续建成投运，三峡水库的水文情势和功能需求与设计条件相比发生了显著变化，仍维持固定的汛限水位运行已不能适应新形势需求。本文通过辨析三峡水库设计阶段汛限水位的设置条件，挖掘流域洪水特性和洪水遭遇规律，论证三峡水库汛期运行水位动态控制的可行性。结果表明：① 三峡水库设计推求的汛限水位145 m的适用条件是应对流域性大洪水，而流域性洪水发生概率小且特征明显，可以通过水文水情分析提前预判。② 根据流域洪水类型、洪水分期和遭遇规律，预判发生区域性大洪水时，三峡水库6月初至梅雨期结束汛限水位按145 m设置，从梅雨期结束后逐渐提高水位，8月20日后过渡到155 m。③ 在考虑上游水库群联合调度和气象水文预报的配合下，正常年份三峡水库汛期运行水位可在155 m上下浮动，并考虑提前蓄水。④ 三峡水库汛期运行水位动态控制，不会增加防洪风险和库区淤积风险，对中下游江湖关系和水文情势有利，可显著提高发电、航运、生态保护和供水等综合利用效益。     

跨流域引水受水水库最优调度决策的理论分析

针对跨流域调水工程的实时调度决策问题,考虑受水水库的供水效益与引水成本,建立受水水库实时调度的理论分析框架,制定最优引、供水决策,分析预报不确定性对调度决策的影响,提出预报信息可利用准则。辽宁省大伙房应急入连工程的应用表明:若受水水库可用水量较少,引水后水库当前时段供水效益与时段末蓄水效益均增加,最优决策满足引水边际成本、供水边际效益与蓄水边际效益三者相等;随受水水库可用水量增多,水库按需供水,引水仅提升蓄水效益,最优决策使引水边际成本等于蓄水边际效益。若水库期望蓄水量较小,水库缺水概率较大,预报信息可利用性取决于可接受缺水风险;反之,水库弃水概率较大,预报信息可利用性取决于可接受弃水风险。     

大藤峡水库岩溶塌陷预防的安全调度研究

水库运行容易在库区诱发滑坡、岩溶塌陷等地质灾害。通过水库运行的安全调度,可有效减少库区地质灾害的发生。本文以在建的大藤峡水库武宣防护区为例,分析计算了岩溶塌陷预防的安全调度水位、排蓄水速度;并根据现场调查,查明了研究区岩溶塌陷发育的地质背景和发育现状,建立了岩溶塌陷发育机理模式。为了分析水库运行改变地下水动力条件对岩溶塌陷发育的影响,运用Modflow软件,建立研究区数值模拟模型,通过数值模拟运算,预测了大藤峡水库不同蓄水水位引起的地下水位变化,以及不同排蓄水速度引起的地下水流速变化;探讨了包气带、潜水层和承压水层区域岩溶塌陷发育的可能性。结果表明：研究区岩溶塌陷预防的水库安全水位高程为51～62 m,蓄水水位安全上升速度为0～1.0 m·d-1和排水水位安全下降速度为0~3.0 m·d-1。     

基于供水风险分析的汛限水位控制范围研究

以大连市碧流河水库为例,根据大连市供用水系统的风险及其变化过程,分析超蓄洪水资源的利用情况及其效益,并在对抬高水库汛限水位造成的淹没损失分析的基础上,利用边际成本分析方法确定控制的范围。计算结果表明,随着大连市用水量的增加,碧流河水库汛限水位可适当抬高。