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。     

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。     

羊毛湾水库渗漏与龙岩寺泉水复现

羊毛湾水库渗漏与龙岩寺泉水复现,两种现象相继于70年代初期在相邻地区出现,引起从事水利、水文地质工作者的关注。对此曾进行过几次讨论,羊毛湾水库工程管理局积累了十余年的观测资料。迄今为止,对其关系仍未得出明确的结论,就其原因是水质资料分析与水位动态观测的解释不一致,带来认识上的分歧。本文就此问题,从水质资料方面提供一种分析方法,以供大家讨论。     

羊毛湾水库渗漏与龙岩寺泉水复现

提要 羊毛湾水库渗漏与龙岩寺泉水复现，两种现象相继于70年代初期在相邻地区出现，引起从事水利、水文地质工作者的关注。对此曾进行过几次讨论。羊毛湾水库工程管理局积累了十余年的观测资料。迄今为止，对其关系仍未得出明确的结论，就其原因是水质资料分析与水位动态观测的解释不一致，带来认识上的分歧。本文就此问题，从水质资料方面提供一种分析方法，以供大家讨论。     

江河断面分级分期旱限水位(流量)确定方法

江河断面旱限水位(流量)是流域干旱预警的重要指标,可作为启动流域抗旱应急响应、指导水利工程开展抗旱调度的重要依据。本文针对江河断面旱限水位的相关概念和技术问题,完善了江河断面旱限水位(流量)的内涵,指出其是表征河流进入低枯状态即将产生社会经济与生态环境缺水风险的水位(流量)阈值。考虑不同干旱程度及干旱期用水规律,从分级分期的角度提出适用于不同类型河段的江河断面分级分期旱限水位(流量)确定方法。通过对渭河临潼断面和抚河廖家湾断面的实例应用,验证了算法对资源约束型和综合约束型断面的适用性和合理性。本研究为水旱灾害防御部门制定江河断面旱限水位(流量)提供了通用算法,能够为干旱预警决策提供科学依据和技术支撑。     

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。     

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。     

四川武引灌区祠堂湾水库取水口可靠性分析

以四川武引灌区祠堂湾水库为研究对象,综合水库取水口位置、规模并结合稳定性计算,对水库取水口选取的可靠性进行分析,结果可知：坝体在各种工况下的上、下游坝坡设计合理。水库运行30 a后坝前淤积高度为3.53m左右,相应的坝前淤积高程为436.08 m,泥沙淤积不严重,水库泥沙淤积对死库容要求不大,推荐荐死水位为450 m,取水建筑物进水口底板高程选为445.00 m,满足取水防沙要求,取水口不会因为泥沙的淤积导致取不到水,取水口的设置合理;且取水水源的水量和水质均能满足供水区用水需求,水源可靠性较好。     

三峡水库泄水-蓄水过程香溪河库湾水流振荡特性

深入认识水库的水动力过程一直是研究和解决其水环境问题的基础。通过对三峡水库香溪河库湾2019年泄水期(5月)和蓄水期(9月)高频、连续的水位和流速剖面监测数据进行分析,获得了该支流库湾振荡的物理特性。研究发现：(1)高频的库湾振荡在垂向上表现为正压波,在水平模态上表现为最基本的Helmholtz模式(n=0),该振荡是香溪河库湾显著存在的重要水动力过程之一;(2)库湾振荡的周期约2 h,在库湾上游其振荡流速可达±0.05～0.1 m/s,水位波动振幅可达0.2 m;(3)支流库湾振荡由库区干流重力波驱动,重力波产生于大坝下泄流量的日调节过程。本研究不仅加深了对水库及其支流水动力过程的认识,同时也进一步揭示了香溪河库湾水动力过程对三峡水库日调度的响应机制,为后续水库生态调度研究及其应用提供了新的视角。     

基于水位的赵家岸滑坡风险分析与控制

以水库蓄水后在黄土梁的另一侧诱发的赵家岸滑坡为例,提出了基于水库蓄水水位控制的滑坡风险分析和控制的方法。在建立地下水数值模型和预测地下水流场的基础上,进行滑坡稳定性分析和可靠度分析,确定不同库水位下的滑坡失稳概率,基于滑坡风险管理的理论,评价不同库水位下的人员生命风险和财产风险,统筹考虑容许风险和供水需求,确定了安全合理的水库蓄水水位,并提出搬迁避让、疏水排水和水位控制等综合风险控制措施。     

碧流河水库后汛期汛限水位及控制运用方式

水库汛期分期后上下游防洪标准的确定是水库分期运用的难点,针对北方地区后汛期来水特点,提出从防洪、兴利与两者权衡3个角度通过优化推求汛限水位备选方案,并协调方案中各指标间的复杂关系,建立汛限水位多方案分层模糊优化决策模型。经应用于碧流河水库表明,该方法在不改变水库原防洪标准的前提下,抬高水库后汛期汛限水位。研究结果为决策提供了技术支持,对北方缺水地区的其它水库有指导意义。     

基于风险分析确定水库汛限水位动态控制约束域研究

基于预报预泄原理推求水库汛限水位动态控制约束域,确定上限的依据是在洪水来临前将水位降低至固定(或者分期)汛限水位以下,确定下限的依据是在洪水退水阶段将水位回充至固定(或者分期)汛限水位以上.为充分考虑来水起涨、退水过程的不确定性,采用实测资料进行起涨阶段预泄和退水阶段回充调度,分别推求预泄末和回充末水位的经验频率分布,由此可建立风险分析模型,从理论上解决水库防洪标准不降低和退水阶段能回充等问题.以三峡水库正常运行期为背景,推求了主汛期汛限水位动态控制约束域的上、下限值,结果表明:即使不考虑水文预报误差,基于风险分析的动态控制域上限较采用预泄能力约束法上限低、下限高,提出的方法完善了基于预报预泄原理确定水库汛限水位动态控制域的理论.     

动态汛限水位研究及在沭河青峰岭水库的应用

动态汛限水位控制是指水库在汛期,根据实时雨、水、墒情,利用暴雨、洪水预报成果,在不降低水库防洪标准,确保水库、上下游地区防洪安全的前提下,按照水库动态汛限水位控制方案确定的控制范围对汛限水位进行浮动的调度过程.结合防汛指挥系统建设,采取动态汛限水位,在保证安全的前提下尽可能多蓄水充分利用雨洪资源、发挥防洪与兴利的最佳结合效益.     

洪水资源利用风险适度性分析

洪水资源利用有助于缓解北方地区的水资源紧缺形势,风险适度性作为洪水资源利用三大适度性之一,用于指导洪水资源的合理开发与安全利用。在水库汛限水位调整中,提出采用不同频率设计洪水进行不同汛限水位条件下的洪水调节计算,并结合水库的经济与生态供水目标进行长系列用水调度模拟和供水效益分析,综合确定风险适度性的方法。对密云水库的计算分析表明,主汛期汛限水位从原设计的147.00 m安全抬高至目前的152.00 m是可靠的,其风险阈值上限为153.20 m;后汛期汛限水位可从目前的154.00 m安全抬高至155.40 m。两种情况下水库供水保证率可以分别提高0.30%和0.01%,且大坝和下游防护区的防洪风险率分别为0.01%和1%,与原设计一致,满足洪水资源安全利用的风险适度性要求。     

门楼水库汛限水位及调度方法研究

结合门楼水库的实际情况，提出了水库调度的“峰量综合控制法”和4种调度方案，由此确定相应的汛限水位。给出了门楼水库近期和远期汛限水位值。     

基于多源数据的长江流域1982—2022年骤旱事件时空演变

骤发性干旱(简称骤旱)是一种突发性高且强度大的极端干旱现象,会对农业生产和生态系统构成严重威胁。近年来,长江流域骤旱频发,然而其骤旱时空演变格局及规律尚不明晰。本研究基于GLEAM、GLDAS和ERA5-Land数据,以标准化蒸发胁迫比及其变化值作为识别指标,开展1982—2022年长江流域骤旱识别,全面分析长江流域骤旱空间分布和时间演变特征;并鉴于2022年旱情的严重性和特殊性,重点分析该年长江流域骤旱事件。研究结果表明：(1)在空间分布上,长江流域上游的金沙江水系和中下游的大型水库湖泊骤旱发生频率最高且强度最大;(2)在时间演变上,骤旱发生频率、平均持续时间和强度均在长江流域整体上呈现出非显著上升趋势,而有显著变化趋势的区域在2001年前后表现出明显的趋势反转现象;(3) 2022年夏季受极端高温热浪影响,长江流域遭遇大规模骤旱事件,具有波及范围广、持续时间长的特点,且骤旱在空间上呈现出从上游向下游传递的态势。     

宿迁市地下水开发利用与管理指标研究

地下水管控指标是构建地下水开发利用与保护,建立超采监管治理体系的基础性工作。地下水管理实行取用水总量控制和水位控制是落实最严格水资源管理制度的重要举措。以宿迁市整个市域行政区为规划对象,在分析区内地下水利用与保护现状的基础上,确定了宿迁市地下水取用水总量控制指标、水位控制指标,为推动地区地下水资源可持续利用和有效保护提供科学依据。     

小龙潭水库坝址尾水水位流量关系分析

小龙潭水库坝址的尾水受小龙潭下游伏流的影响,伏流消水洞的排泄能力较差,洪水常形成壅水,不能按常规曼宁公式进行计算坝址尾水的水位与流量关系,根据伏流消水洞的泄流能力按"水库调洪"方法计算绘制小龙潭水库坝址建库后水位流量曲线,确定坝址尾水水位流量关系。结果表明:下游伏流消水洞泄量较小,水库施工期间可能受下河石渣影响。因此,施工过程中要密切注意施工弃渣和弃石,并即时对其进行清理,避免堵塞下游河道。并且下阶段应设立水位、流量监测站,积累资料,即时复核水位流量关系。     

基于多源卫星测高数据的洞庭湖流域2003—2017年湖泊水位变化监测

利用ICESat-1和CryoSat-2测高数据获取了2003—2017年洞庭湖流域内湖泊的水位信息,分析了湖泊水位的时间变化过程,并结合TRMM卫星降水数据及人类用水等数据,讨论了湖泊水位变化对气候及人类活动的响应.结果表明,流域中80%的湖泊在2003—2009年呈现出水位下降趋势（-0.18~-0.09 m/a）;75%的湖泊在2010—2017年呈现出水位稳定或上升趋势（0~0.39 m/a）;总体来看,75%的湖泊在2003—2017年呈现出水位上升趋势（0.02~0.22 m/a）.分析表明,湖泊水位变化为多种因素共同作用的结果,降水为近年来洞庭湖流域内湖泊水位变化的主要驱动因子;以三峡水库为代表的水库运行会对湖泊水位产生季节性影响;同时,人类用水的持续增长也对湖泊水位有一定的影响.多源测高卫星为长时序大范围的湖泊水位监测提供了有力的手段,这对研究湖泊水位变化及其与气候和环境的响应具有重要意义.