清江水布垭和隔河岩梯级水库防洪库容互补关系研究

采用同频率组成法和最可能组成法推求隔河岩水库的洪水地区组成,基于不降低设计防洪标准的原则推求了水布垭和隔河岩梯级水库防洪库容互补关系。结果表明,采用同频率组成和最可能组成方法,推求隔河岩水库设计洪水地区组成合理可行;当清江流域发生20~200年一遇洪水时,水布垭-隔河岩水库防洪库容具有近似线性互补关系,折算系数均值为0.63,其他重现期洪水的折算系数为1;不同典型年和设计频率对防洪库容折算系数的影响较小;在确保预留总防洪库容不少于10亿m³前提下,实现隔河岩水库汛期运行水位动态控制,与原设计各预留5亿m³方案相比,清江梯级电站年均汛期可增发电量9100万kW·h(+5.1%)。     

清江隔河岩水库在抗御’98特大洪水中的作用

清江隔河岩水库于1993年建成,其防洪库容为5亿m~3。1998年汛期,在长江发生1954年以来全流域特大洪水过程中,清江流域也发生了数次与之遭遇的大洪水。隔河岩水库在保证大坝安全的前提下,勇担风险,科学调度,以极限蓄洪能力,多次为长江洪水削峰、错峰,几度避免了荆江灾难性的分洪,为’98长江抗洪抢险的最后胜利作出了重大贡献。     

隔河岩水库与三峡水库(围堰发电期)联合防洪研究

清江是长江的支流,虽然对长江的整体防洪作用有限,但由于其地理位置的特殊性,对荆江河段承担着一定的削峰蓄洪任务。针对三峡水库围堰发电期的特点,为了保障下游荆江河段的安全,通过对清江隔河岩水库与三峡水库之间不同典型洪水相遭遇的情况进行联合防洪调度,得出隔河岩水库最有利的洪水调度方式,以充分发挥其综合利用效益。     

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。     

模糊最优分割法及其在燕山水库汛期水位分期划分中的应用

在《河南省干江河燕山水库初步设计报告》中,对燕山水库汛期洪水分期作了初步设计,根据暴雨洪水的时间分布划分为:主汛期6月20日至8月15日,后汛期8月15日至9月末。本次根据燕山水库的基本资料,选取了:旬暴雨日数、旬面平均雨量、旬最大1日面平均雨量、旬最大3日面平均雨量、旬最大7日面平均雨量以及旬入库水量等6个指标,釆用最优分割法,构建了燕山水库汛期划分计算模型,对燕山水库汛期分期重新作了计算。本次计算所得的汛期分期划分成果为:前汛期6月1日至6月20日,主汛期6月20日至8月31日,后汛期9月1日至9月末。因此,本次分期划分成果与初步设计报告成果基本一致,主汛由8月中旬延迟至8月下旬,增加前汛期分期。     

隔河岩水库与长江洪水错峰调度研究

隔河岩是清江上的第一座大型水利枢纽。规划中该水库负有清江下游防洪和与长江洪水错峰的双重任务。隔河岩枢纽在规划设计阶段深入研究了水库防御清江洪水的调度方式 ,给出了明确的调度方案。结合实际 ,补充研究了隔河岩水库与长江荆江洪水错峰调度方式 ,提出了较为理想的补偿调节洪水调度方式 ,使为长江预留的防洪库容有效地发挥作用。这种错峰方式在 1998年长江、清江洪水调度中得到应用     

两变量防洪风险模型研究

针对传统设计洪水过程线推求方法所存在的局限性,采用Copula函数建立洪峰和洪量的两变量联合分布,对洪峰和洪量设计值进行联合随机模拟,同时根据随机模拟值与实测洪水过程特征量的相似性来选择典型洪水过程,并基于多变量重现期,建立了两变量防洪风险分析模型。以清江流域隔河岩水库为例,分析不同汛限水位对应的极限风险率和漫坝风险率。研究结果表明：① 隔河岩水库汛期运行水位可确定为193.6m,在预报长江将发生大洪水时,可将水位提前降低至192.2m,不会增加水库的防洪风险;② 当汛限水位继续抬高至194.0m时,尽管极限风险率变化不大,但漫坝风险率成倍增加。所提出的模型可以充分考虑洪水过程的随机性和不确定性,可为流域水库的防洪设计和安全运行提供参考。     

柘溪水库分期洪水研究

从水文分析及气象成因两方面分析了湖南省资水流域柘溪水库汛期洪水的分期特性,科学地划定了各分期的时间界限.柘溪水库以上暴雨洪水呈现出较为明显的时段特征,其汛期洪水划分为以下几个阶段:4月1日至5月10日,5月11日至7月15日,7月16日至7月31日,8月1日至9月30日.运用频率分析方法推求了各分期的设计洪水,对制定柘溪水库汛限水位控制方案,充分利用水资源,发挥水库综合效益具有重要意义.     

长江和清江洪水遭遇风险分析

引入混合von Mises分布拟合了长江上游与清江年最大洪水发生时间的双峰特征,即夏汛和秋汛。随后应用Copula函数分别构造了两江年最大洪水发生时间及发生时间与其量级之间的联合分布,研究了最大洪水发生时间及发生量级遭遇的风险特征,计算得出两江洪水遭遇的两个峰值点7月15日和9月13日的风险率分别为0.02%和0.008%;并定量估算了7月15日两江洪峰流量达到荆江河段安全流量及最大防洪能力的遭遇风险,其最大风险率分别为6.0×10-5和5.8×10-6。最后,绘出了两江同频率洪水的日遭遇风险图和非同频率洪水在遭遇时间两个峰值点的风险图,可为三峡水库和隔河岩水库进行风险调度或补偿调度提供一定依据。     

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。     

高坝洲水利枢纽设计洪水

高坝洲水利枢纽是上游隔河岩水利枢纽的反调节水库，洪水调度将与隔河岩水库联合运行，设计洪水计算需扩定隔河岩和隔河岩－高坝洲区间的设计洪水峰量及过程线。在分析清江暴雨洪水特性的基础上，介绍了高坝洲水利枢纽设计洪水计算方法及其主要成果。     

乌江彭水水库分期汛限水位探究

在保证防洪安全的前提下,根据不同的洪水分期,设定水库不同的汛限水位,可使水资源得到充分的利用。根据影响乌江流域整个汛期降水的天气环境条件及彭水水文站实测洪水峰量大小和出现时间等规律的统计,将8月20日确定为彭水水库主汛期和后汛期的分界点,并推求了彭水水库的分期设计洪水。分析结果表明,在不增加库区淹没损失、满足水库下游防洪要求及不影响枢纽防洪安全的前提下,将彭水水库后汛期8月21～31日的水库防洪限制水位提高到292 m,可增加电站的年平均发电量约0.23亿kW·h。     

条件期望在两变量洪水频率分析中的应用

针对现行单变量洪水频率分析计算方法无法考虑洪水要素之间的相关性这一不足,采用Copula函数构建洪水峰、量之间的二维联合分布,根据条件期望的原理,提出了一种推求两变量设计洪水的新方法。以清江隔河岩水库为例,计算了1 000 a一遇的两变量设计洪水,推求了对应的设计洪水过程线,并与单变量设计值进行了比较。结果表明,两变量设计值大于单变量设计值,两变量设计值对应的水库调洪最高水位略高于单变量设计值。由于两变量频率分析考虑了洪水峰、量之间的内在相关性,更符合水文现象的内在规律,所推求的两变量条件期望设计值组合相对于单变量设计值而言也是偏安全的。所提方法为洪水频率分析提供了一条新途径。     

水文变异对水库汛期分期及汛限水位确定的影响

为科学探讨水文变异对水库汛期分期及汛限水位的影响,基于广西澄碧河水库53年径流数据,采用Mann-kendall、滑动T和Morlet小波等分析水文变异情况并确定突变年,应用集对分析法分别对变异前后的水库汛期进行分期,并结合调洪演算推求和比较水文变异前后的汛限水位。结果表明:径流序列呈现下降趋势,并存在19年的主周期,突变年为1990年。水文变异对水库汛期分期结果有一定影响,主要表现为缩短了前过渡期历时,延长主汛期历时。前汛期汛限水位可调控范围变异前为185~187 m,变异后为185~187.97 m,水文变异使前汛期汛限水位调控上限增加0.97 m,而后汛期变异前为185~188 m,变异后为185~187 m,水文变异使后汛期汛限水位调控上限减少1 m,可见水文变异主要影响着前后汛期汛限水位调控的上限,主汛期无明显变化。     

大桥水库汛限水位分期控制研究

本文对大桥水库汛限水位分期控制方案进行了研究。首先,结合大桥水库调度运行特性,对水库所在流域的洪水成因变化、降雨时间分布和洪水发生时间分布等特征进行了分析,偏安全考虑确定汛期分期方案为:6月1日至9月15日为主汛期、9月16日至9月30日为后汛期。其次,采用频率分析法推求了大桥水库的分期设计洪水成果,结果表明,大桥水库后汛期设计洪水与年最大设计洪水相比量级较小,进行汛期分期调度既是必要的,也是可能的。最后,基于大桥水库分期设计洪水成果,经调洪计算分析最终推荐大桥水库汛限水位分期控制方案为主汛期2 018.00 m、后汛期2 019.00m,此方案有利于拦蓄汛末洪水资源,减少弃水量,增加水库综合效益,并可为大桥水库汛限水位动态控制提供依据。     

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。     

基于改进预泄能力约束法的水库汛限水位分期动态控制域确定及应用

汛限水位动态控制域是水库汛限水位动态控制研究的关键内容,亦是动态控制方案实施的基础。预泄能力约束法是确定汛限水位动态控制域的主要方法,但该方法主要考虑洪水预报信息进行预蓄预泄,并不适用于洪水汇流速度快、依据洪水预报信息决策时效短的水库,因此,本文提出了考虑未来48 h降雨预报信息的改进预泄能力约束法,并结合水库分期汛限水位,研究了水库汛限水位分期动态控制域确定方法。以山西省漳泽水库为例,结合现有分期汛限水位,采用改进预泄能力约束法确定了水库汛限水位分期动态控制域,成果在2013—2016年的水库调度实践中取得了较好的应用效果。