金沙江下游梯级水库汛期分期及汛限水位合理性研究

汛期分期以及分期汛限水位的合理确定,能够较好地协调水库防洪效益与发电效益之间的矛盾,对充分发挥水库的防洪、发电能力,以及提高汛期洪水资源利用率具有重要意义。基于改进的模糊集分析方法并依据金沙江下游乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝4个梯级水库入库洪水对其汛期进行分期,通过隶属度与防洪库容的映射关系确定梯级水库分期汛限水位,提出利用跨期选样法对分期结果及汛限水位进行修正。研究结果表明:金沙江下游梯级水库前汛期为6月1日—7月14日,主汛期为7月15日—9月16日,后汛期为9月17日—10月24日,4个梯级水库合理汛限水位分别为962,800,575,374 m。通过不同典型洪水放大的洪水过程检验了分期汛限水位的合理性。研究得到的金沙江下游梯级分期结果及各库分期汛限水位,均能够在满足防洪安全的前提下提高水库发电等经济效益,在一定程度上提高了汛期洪水资源的利用率。     

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。     

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。     

金沙江梯级与三峡水库联合防洪调度研究

金沙江下游溪洛渡、向家坝梯级水库具有对川江沿岸重要城市和配合三峡水库对长江中下游进行防洪的双重防洪功能,如何科学划分金沙江梯级水库有限防洪库容、协调各防洪对象的调度方式,是溪洛渡、向家坝配合三峡防洪调度这一面向多区域防洪问题的关键科学问题。首先在金沙江溪洛渡、向家坝梯级规划设计防洪库容的基础上,按照所在河段防洪目标及配合三峡水库对中下游防洪的次序,探讨了川渝河段及长江中下游重点区域防洪对溪洛渡、向家坝梯级水库防洪库容的预留要求;进而分析了上、下游洪水遭遇类型及相关性,寻求针对不同区域防洪的库容共用空间,确定防洪库容分配方案;最后,分析了上游水库拦蓄方式对三峡入库洪水的影响,提出科学、合理、可行的金沙江溪洛渡、向家坝梯级配合三峡水库联合防洪的调度方式。分析认为,联合调度可有效减轻长江中游的防洪压力,经济效益显著。     

模糊集分析法在水库汛期分期中的应用

水库汛期划分有利于缓解防洪与兴利之间的矛盾,同时对提高洪水资源利用效率具有重要意义。应用模糊集分析法,基于石佛寺水库和清河水库1956-2000年45 a实际监测数据,对辽河流域石佛寺水库和清河水库的汛期分期问题进行研究,严格依据模糊集合分析法计算程序,首先通过45年的旬径流量资料对水库汛期进行划分,而后根据不同时段平均旬径流量对分期结果进行合理性验证。结果表明:对于石佛寺水库,6月上旬-7月中旬为前汛期,7月下旬-8月下旬为主汛期,9月上旬-9月下旬为后汛期;对于清河水库,6月上旬-7月中旬为前汛期,7月下旬-8月中旬为主汛期,8月下旬-9月下旬为后汛期。基于45年的实测旬径流量资料对其合理性的检验结果,石佛寺水库和清河水库的汛期划分结果是合理可靠的,表明将模糊集分析方法用于辽河流域水库汛期分期研究是可行的。     

溪洛渡、向家坝水库汛期运行水位上浮空间研究

溪洛渡、向家坝梯级是治理和开发利用金沙江水资源的骨干工程之一,但是,由于汛期溪洛渡水库低水位机组出力受阻、汛末与其他梯级水资源需求间的矛盾,其汛期综合效益尚未得到充分发挥。对此,对历史长系列实际洪水进行调度研究,探究溪洛渡、向家坝汛期运行水位上浮运用条件及可行空间。在确保枢纽防洪安全、保证河道下游防洪安全、保障流域防洪安全的前提下,合理协调区域和流域防洪需求,提出了充分挖掘溪洛渡、向家坝梯级水量调节潜力的运行方式。研究结果表明,溪洛渡、向家坝梯级可采取预报和预泄运行方式。研究结果可为溪洛渡、向家坝梯级汛期防洪及洪水资源利用的安全运行提供技术参考。     

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。     

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。     

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。     

于桥水库汛期分期研究

在分析于桥水库历年降水、径流资料特性的基础上,采用降雨与洪水资料数理统计法、气象成因分析法、模糊集合法,开展于桥水库汛期分期研究,确定于桥水库汛期分期划分,为于桥水库汛限水位动态控制研究奠定基础.     

三峡坝址来水变化及水利工程对其影响分析

气候变化和人类活动导致长江流域水资源年际、年内均发生变化。利用不同趋势分析和突变分析法,选取1890—2020年三峡坝址来水资料分析来水变化趋势以及溪洛渡、向家坝、三峡水库建库前后三峡坝址处年均、消落期、汛期、蓄水期来水变化。结果表明:三峡坝址在年均、汛期、蓄水期来水减小趋势显著,消落期减小趋势不显著,三峡坝址来水变化趋势突变时间在1960年左右。溪洛渡和向家坝水库在枯水期向下游补水导致三峡坝址来水增加,造成溪洛渡、向家坝建库后三峡消落期来水比历史反向增大,说明巨型水库对长江上游及金沙江流域水资源时空分布影响较大。     

基于改进模糊集分析法的汛期分期

传统的模糊集分析法进行汛期分期过程中,在汛期区间与阈值的确定方面存在主观性较强的问题,同时该方法只能考虑单一的因素,针对这些问题提出改进模糊集分析法。使用变异系数法计算指标权重,用每个旬的所有指标加权组合成为一个综合指标,以代替原来的单一指标;使用模糊集合分析法计算隶属度,划分汛期与非汛期,最后在汛期区间内,使用均值变点分析法寻找变点,并以此进行汛期分期。改进的模糊集分析法的分期结果与数理统计法、传统模糊集合分析法的汛期分期结果大体一致,说明提出的改进模糊集分析法适用性强。     

系统聚类法在水库汛期分期中的应用

针对水库控制流域汛期分期的实际问题，研究提出了采用多因子、基于模糊相似矩阵的系统聚类分析方法，避免了以往研究采用单因子进行分析带来的片面性．章以滦河流域为实例，选用描述流域降雨和洪水特性的6个因子，计算论域元素之间的相似系数，以构成模糊相似矩阵，然后通过系统聚类分析，进行了汛期的分期分析计算．计算结果表明，该方法更具合理性。     

高山冰川作用下流域水库汛期分期

针对高山冰川作用下流域水库汛期分期的实际问题,以玛纳斯河流域夹河子水库为研究对象,识别汛期划分的主要影响因素,选择汛期划分依据,采用定性和定量分析相结合的方式,综合成因数理统计、矢量统计、模糊分析、系统聚类4种汛期分期方法,分析各种方法适用性,提取合理成分,结合天山北坡气候带的水文气象特征和水库控制运用特点,确定汛期范围：7月10日至7月30日为前汛期, 8月1日至8月15日为后汛期。为夹河子水库的分期运行提供了理论依据。     

基于熵权法的集对分析模型在蛤蟆通流域地下水水质评价中的应用

地下水水质评价可为地下水资源开发利用与保护提供科学依据。针对传统水质评价法指标存在随机性、模糊性和不确定性等特点,根据蛤蟆通流域86个地下水监测数据,选取了NH₄⁺,NO₂^-,Fe²⁺,Mn²⁺,Zn²⁺,COD_Mn6项能反映水质的指标体系,运用熵权法确定评价指标的权重,构建了基于熵权法的集对分析模型,并利用该模型对蛤蟆通流域地下水水质进行评价,并将评价结果与修正的内梅罗指数法的计算结果进行了对比分析。结果表明:蛤蟆通流域地下水水质中等偏下,Ⅳ,Ⅴ级水质的地下水分布占较大面积,而Ⅱ,Ⅲ级地下水分布所占面积较小。评价结果与修正的内梅罗指数评价法反映的水质特点具有一致性,与实际情况相符。可见基于熵权法的集对分析模型合理可靠。