集对分析在汛期分期中的应用研究

合理的流域汛期分期,对水库防洪、兴利和实现洪水资源安全利用具有关键意义。现有汛期分期方法较复杂,计算繁琐,不便于应用。为此提出了基于集对原理的汛期分期方法——集对分析法(SPAM)。介绍了集对分析的基本思路和汛期分期计算的步骤。实例分析表明基于集对分析的汛期分期可行,分期结果可信。SPAM概念清晰,结构简单,计算简洁,易操作,是一种有效的分期途径。     

基于熵权法的万安水库汛期分期计算

为全面客观反映流域暴雨洪水季节变化规律,以便对万安水库原有分期进行科学合理论证,研究需对流域降雨、洪水等多项指标进行综合分析。针对各指标对流域分期影响程度具有较大差异的情况,研究采用能灵活度量指标影响效应的熵权法对万安水库各分期指标进行熵权计算,并由计算得到的信息熵值对流域进行汛期划分。将划分结果与原有分期和Fisher方法分期结果进行对比分析。结果表明,基于熵权法的分期与原有分期较为接近,但建议原分期应适当调整。本方法一方面保证了分期的客观与合理性,为决策者提供了更多决策空间,另一方面也有利于对流域各降雨洪水分期指标进行影响程度分析。     

减法集对势在佛子岭水库汛期时间域划分中的应用

为有效表征水库流域降水、径流等不确定性因素对水库汛期时间域划分的综合影响,针对基于集对分析的 汛期分期现有方法中根据人为经验确定汛期的问题,应用水库汛期时间域划分概念,提出采用减法集对势方法判 别汛期时间域划分结果,构建基于减法集对势的汛期时间域划分方法。以佛子岭水库汛期划分为例加以验证,选 择能够影响汛期划分的?5?个暴雨、洪水指标,并根据当地气候特性,进行佛子岭水库汛期时间域划分,其中汛期分 期包含前汛期、主汛期、伏旱期和后汛期 4 个分期,最后与集对分析两元和三元联系数法进行对比分析。应用结 果表明：用减法集对势法进行水库汛期时间域划分简便实用,汛期划分成果合理,与集对分析两元和三元联系数 法的分期结论相一致,能客观反映佛子岭流域暴雨洪水特性对汛期影响的态势,能直观区分非汛期和汛期的界限。 提出的减法集对势法用于汛期时间域划分合理可行,在水库汛期时间域划分中具有推广应用前景。     

吴城水库汛期分期调度研究与应用

吴城水库是一座综合利用的中型水库。近年,水库供水面临诸多困难的挑战,蓄水只有靠拦蓄雨洪资源。为了充分发挥水库的防洪与兴利效益,本文从气候成因分析、数理统计和模糊分析的角度分析研究了水库汛期分期调度起讫日期的划分,将整个汛期划分为前汛期、主汛期和后汛期,并按其分期采用不同汛限水位值,实现了将汛限水位按分期实行动态控制,使水库年平均可多蓄水180万m3。这无疑对解决该地区缺水问题具有十分重要的现实意义。     

Fisher最优分割法在汛期分期中的应用

针对传统汛期分期多采用定性、统计分析方法,其结果往往带有不确定性的缺陷,介绍了Fisher最优分割法的基本原理和分割步骤。以海河流域密云水库为例,选取反映水库流域暴雨洪水季节性规律的5个指标,根据专家评判法给出各指标的权重系数,计算目标函数,进而进行汛期的分期计算。综合分析和合理性验证表明,该方法具有多指标聚类、满足时序性划分且能判断分几期较优等特点,较适用于汛期的定量分期研究。     

基于CRITIC权的减法集对势法在佛子岭水库汛期分期中的应用

深入了解集对分析在水库汛期分期应用,选取旬中暴雨日总数、旬多年平均雨量、旬中最大3天雨量、旬多年平均来水量、旬中年最大洪峰出现次数等5个指标,采用CRITIC赋权和模糊集对分析方法,构建了基于CRITIC权的减 法集对势汛期分期方法。以佛子岭水库为例,将佛子岭水库汛期划分为前汛期、主汛期、伏旱期和后汛期四个分期,最后与减法集对势法进行了对比分析。分析结果表明：基于CRITIC权减法集对势汛期分期法考虑了不同水文气象因素对汛期分期影响程度相对大小,汛期分期成果合理,为水库调度管理工作提供了参考依据。     

基于主成分分析法与量变质变判别模式的汛期分期

现行的汛期分期方法存在理论依据薄弱、考虑因素单一、阈值选取主观性强以及计算繁琐等缺陷,不能简便合理地进行汛期分期。为此,以李仙江流域为例,应用量变质变判别模式,结合主成分分析法,研究了基于综合指标、洪水指标以及暴雨指标的流域汛期分期规律,并与其他方法进行比较。结果表明,分期结果能反映指标的物理意义;汛期分期结果与分期指标有密切关系,在实际应用,应综合考虑多种指标;依据对立差异度意义划分的汛期过渡期具有较高的可靠性。     

基于集对分析的丰满水库洪水分期研究

水库分期防洪调度可在不增加防洪风险的前提下提高水库的综合效益,洪水分期时段的划分及分期设计洪水计算则是分期防洪调度的基本依据。根据丰满水库各时段洪峰流量及洪量统计参数,采用集对分析方法研究了丰满水库的洪水分期。结果表明:用集对分析法得出的丰满水库主汛期与后汛期分界点与目前水库采用的洪水分期界限基本一致。与传统洪水分期方法相比,集对分析方法计算较为客观,可用于洪水分期时段划分。     

汛限水位分期控制方法在石岩水库的应用

汛期分期划分及分期设计洪水的推求是分期汛限水位确定的关键。针对传统汛期分期方法主观性较强及分期设计洪水推求中分期防洪标准偏低的问题,以石岩水库为例,引入Fisher最优分割法进行汛期分期,将其结果与利用数理统计法划分的汛期分期进行对比分析,结果表明该方法可靠且分期方案合理。基于汛期分期结果,采用Copula函数推求分期设计洪水频率与防洪标准之间的关系,计算出各分期设计洪水值。此方法弥补了现行分期设计洪水中存在的不足,为合理确定分期汛限水位提供了科学依据,有利于提高水库的综合效益。     

熵权模糊集对分析法在溪洛渡水库汛期分期中的应用

溪洛渡水利枢纽工程是长江防洪体系的重要组成部分,为提高溪洛渡水库的防洪能力和兴利效益,实现金沙江流域洪水资源的安全利用,探讨溪洛渡水库汛期合理划分并进行分期调度是十分必要的。收集并确定了影响溪洛渡水库汛期分期的水文气象因素,建立了基于熵权的模糊集对分析法,利用该方法将溪洛渡水库的汛期划分为次汛期、过渡期与主汛期,最后与模糊集分析法、集对分析法进行了对比分析。研究结果表明,熵权模糊集对分析法简单实用,能客观反映金沙江流域暴雨洪水特性对汛期的影响,汛期分期成果合理,与模糊集分析法、集对分析法的分期结论基本一致。提出的熵权模糊集对分析法用于汛期分期合理可行,为水库汛期动态汛限水位的制定提供了参考依据。