三峡水库调蓄后长江中游径流演变趋势分析

针对三峡水库建成运行后长江中游干流径流特征可能发生的变化,选取长江中游宜昌、沙市和螺山站的历史径流资料,构建了宜昌－沙市和宜昌－螺山之间的多输入单输出线性系统模型,模拟未建三峡水库、三峡水库建成后按初设阶段运行规则出流和按优化调度规则出流3种情景下,沙市和螺山站的径流变化情况,对宜昌、沙市和螺山站径流进行了趋势分析和跳跃检验。趋势分析表明,在3种情景下,宜昌站、沙市站以及螺山站1955~2010年径流无显著变化趋势;跳跃检验分析发现,以上三站均无跳跃点。     

长江宜昌站年月径流的随机模拟

一、概述随机模拟径流序列是对未来可能出现的各种径流量作出预估。它克服了典型年法所固有的缺点,具有独特的优点。本文在于使用当前应用较广泛的年、月径流模型来模拟宜昌站的年月径流量。期望成果能有助于三峡水库的水文设计。     

非相依年径流序列的随机模拟

本文提出了一种非相依年径流序列的随机模拟方法。该法应用谐波分析方法,从原始序列中分离出适宜的复合周期分量,使剩余序列具有良好的相依性,然后通过模拟剩余序列来实现对非相依年径流序列的随机模拟。模拟中选用了偏态的一阶自回归模型。结果显示,用本文提出的方法及选定的模型模拟的非相依年径流序列较好地保持了实测年径流序列的主要统计特征,具有较好的实用性。     

大伙房水库径流资料代表性分析

文中在对径流系列的随机模拟方法进行了简要论述的基础上,以辽宁省东水西调调水工程,受水水库——大伙房水库为研究背景,通过系统分析,采用了径流AR(Ⅰ)预报模型模拟延长径流系列。通过输入基础数据和约束条件,进行长系列调节,并将随机模拟序列的调节结果与实测序列的调节结果进行对比分析,得出所建立的模型简单,应用的实测径流资料具有很强的代表性及可靠性。     

三峡水库运用初期库区水沙输移数值模拟

考虑水沙输移过程中的非恒定性,建立了三峡水库一维非恒定水沙数学模型。此模型为一树状河网模型,可以将更多支流纳入计算范围。采用三峡水库蓄水运用后2003-2009年实测水沙资料对模型进行了验证计算,计算结果与实测资料符合较好,表明模型能够用于三峡水库干支流河道水沙输移数值模拟。该模型可在今后三峡水库优化调度等相关研究工作中发挥其模拟和预测作用。     

三峡水库下游宜昌至汉口河段干支流平枯水遭遇特点分析

针对三峡水库下游枯水期生态环境健康发展用水的迫切需求,基于宜昌至汉口河段近60年的干支流实测径流资料,运用统计法分析各支流平枯水遭遇的可能性及条件概率,为三峡水库制定平枯水水量调度方案提供依据。以全年、丰、平、枯水期为不同时间尺度进行统计,结果表明,清江、城陵矶和汉江三条主要入汇支流同枯遭遇概率最高为14.3%;三支流两两组合中,以清江和城陵矶组合同枯遭遇概率最高达26.5%。以径流量为评价指标,可参考2006年全年和1979年枯水期干支流来流过程制定三峡水库全年和枯水期枯水水量调度方案;可参考2012年全年和2008年枯水期支流来流过程与长江干流宜昌站相应时段多年平均下泄流量制定三峡水库全年和枯水期平水水量调度方案。     

宜昌站月径流时间序列的混沌特性分析

关于水文时间序列的混沌特性识别,目前已有多种方法和指标,但单独一种方法一般不能作为混沌特性识别的充分条件。根据相空间重构和混沌理论,对宜昌站1900～2007年的月径流序列进行了较全面的混沌特性分析。首先采用C-C法计算重构参数对月径流序列进行相空间重构,然后分别计算其关联维数、Lyapunov指数和Kolmogorov熵,用这3个不同的混沌判别指标并行分析宜昌站月径流序列是否具有混沌特征。经计算,宜昌站月径流序列各个混沌判别指标均表明其具备混沌特征。     

基于水量平衡的月水资源量长期预测方案探讨

受人类活动影响的流域,往往由于历史资料缺乏或长期统计预测模型或方法不适用等原因,难以较好模拟预测其月径流过程。选择金沙江流域作为研究对象,对其出口断面屏山站月实测径流过程进行了还原计算,采用两参数月水量平衡模型,分别对实测和还原后的月径流过程进行模拟分析,提出了针对试验流域的一种月径流长期预测模型或方案构建方法。研究分析表明：模型模拟的月径流过程与还原月径流过程基本吻合,模拟精度较高。可为其他类似流域开展月水资源预测工作提供借鉴和参考。     

三峡水库不同调度方式对荆江三口分流影响分析

为了解三峡水库不同调度方式对荆江三口分流量的影响情况,利用三峡水库蓄水运用前1998~2002年三峡逐日入库流量、宜昌站逐日流量与荆江三口5站逐日流量的相关关系,对中小洪水调度模式下（2010~2013年）荆江三口控制站的逐日平均流量进行天然径流还原计算,并对三峡水库初步设计调度方式下荆江三口控制站的逐日平均流量进行模拟计算,分析比较了正在实施的中小洪水调度方式和初步设计调度方式对三口分流量的影响。随后根据分析成果,结合三口季节性用水需求,对三峡水库调度方式优化进行了探讨,提出将三峡水库提前至9月1日蓄水,可适当减少三口断流天数。     

隔河岩水库入库径流随机模拟研究

根据实测日流量过程资料分析清江流域的洪水统计特征和自相关结构,分别用AR模型和典型解集模型进行随机模拟,并对模拟结果进行分析与检验,经研究认为典型解集模型对隔河岩水库入库径流模拟效果相对较好。     

考虑随机来水的水电站中长期发电调度多重风险分析

为了分析来水不确定性导致的水电站发电风险,构建了日径流随机模拟模型,模拟生成了长系列径流序列,建立常规调度和优化调度模型,并将模拟径流序列作为输入驱动调度模型。以年均发电量、发电稳定性、弃水量、发电保证率、蓄满率为主要风险指标,建立了发电风险分析的指标体系。在此基础上,以三峡水库作为调度模型的研究实例,比较了常规调度和优化调度的风险水平。结果表明:优化调度较常规调度年发电量增加约5%;信息熵结果显示优化调度模型不确定性较小,更加稳定;优化调度弃水量约为常规调度的50%,且优化调度降低了出力破坏风险。文中给出的优化调度模型所得调度过程在经济效益及风险控制方面都有较优的表现。     

尼尔基水库非枯季节中期入库径流预报研究

尼尔基水库非枯季节中期入库径流预报对枢纽的兴利调度特别是发电调度意义重大,但径流预报影响因素复杂,目前可用于作业预报的入库径流预报方法一直比较匮乏。本文首先对旬入库径流的影响因子进行筛选,采用多元门限回归和投影寻踪模型对尼尔基水库非枯季节中期入库径流进行预报。预报结果表明:除4月中旬预报合格率低于70%外,其他各旬预报精度均较高;确定性系数除4月上、中旬为低于0.7外,其他各旬均达0.7甚至0.8以上。模型模拟预测值与实测值有较好的一致性,预报精度较高。     

月径流随机模拟序列优选方法

针对月径流随机模拟序列检验指标偏少、检验结果未能全面反映径流过程复杂变化的问题,在传统检验指标的基础上,引入集中度、不均匀系数和样本熵等指标,提出截口 复杂性指标体系,基于该指标体系对径流序列截口特性、复杂变化特性进行分析,通过灰色关联分析法对月径流模拟序列进行综合评价和优选,并与传统指标优选的结果进行对比及合理性分析。以淮河流域干支流3个研究站点资料为例建立季节性自回归模型,对随机生成的多组月径流模拟序列进行应用研究,结果表明：与传统评价方法相比,截口-复杂性指标体系优选出的模拟序列在保证年内分配多样性的同时,能够减少年内分配不合理的情况,较好地反映径流序列的复杂特性,为识别更为准确、可靠的月径流随机模拟序列提供了一种新途径。     

基于Budyko假设的黄河下游非一致性径流模拟

径流变化直接影响着流域水资源合理开发与利用,径流量的统计与模拟至关重要。为分析非一致性水文条件下径流模拟的不确定性问题,以黄河下游地区为研究对象,采用灰色关联法确定黄河下游径流的主要影响因素,采用滑动样本熵法对水文序列进行突变检验,同时采用在Budyko假设基础上构造出的Zhang模型进行径流模拟。结果表明:降水和气温是径流产生的主要因素(γ 0. 5);黄河下游的降水、气温水文气象时间序列在1990年前后发生了较大的变化,破坏了水文序列的一致性;改进后的Budyko模型模拟精度更高(NSE 0. 9),表明Zhang模型可用在黄河下游非一致性水文气象序列的径流模拟中。     

基于大气、陆面与水文耦合模式在辽河流域径流的模拟研究

本文结合以往研究成果从大气、水文两学科角度出发利用快速汇流模式RAPID、公用路面模式CLM3.5以及大气陆面同化系统XJLDAS,对辽河流域径流过程进行了模拟分析。研究表明:辽河流域的径流可利用大气、陆面与水文耦合模式进行较好的模拟预测,研究流域径流量因陆面参数化选取等因素作用而表现出一定的偏差;径流汇流实测结果与陆面模式模拟分析存在偏差。为此,在进行大尺度水文模型模拟时应结合研究区域地理特性进行相应模式优化,以此实现大尺度径流过程最大限度的真实模拟。     

基于EEMD-AR模型的丹江口水库年径流随机模拟与预报

基于水库历史年入库径流序列组分分析和识别,采用线性趋势回归检验法、有序聚类法、方差线谱法等方法,推求出序列趋势项、跳跃项及周期项等确定性成分,提出基于集合经验模态分解法(EEMD方法)的水库年径流自回归随机模拟模型(EEMD-AR),并应用于丹江口水库的年径流随机模拟和预报中。通过EEMD分解,解决了当丹江口水库历史年径流序列为非平稳序列时不能直接应用自回归模型(AR)进行随机模拟和预报的问题。模拟结果表明,EEMD-AR模型能较好地模拟丹江口水库年径流序列并保持原历史序列的统计特性,且模型预报精度符合要求。     

基于NP和NPL模型在黄河流域的月径流模拟研究

文章基于核密度估计理论,总结非参数p阶马尔柯夫径流模型(NP)模型和NPL模型原理和算法,以黄河流域兰州、龙门和白马寺3个水文站点的天然月径流序列资料为研究对象,开展NP和NPL模型在径流模拟中的应用研究。两模型的实用性检验和对比分析基于短序列法,采用均值、标准差、偏态系数、滞后1个月和2个月的月径流量与前12个月的总径流量之和之间的相关关系,以及径流边缘分布的核密度估计值等统计特征,结果表明：研究范围内,NP模型更擅长保持实测径流序列均值、标准差等方面的统计特性。由于NPL模型引入可变核和聚集变量,在描述长期依赖性,再现原径流序列概率密度分布的偏态性和平顶性等特征时,NPL模型表现更好。     

日月尺度耦合解集方法在降水模拟中的应用

应用一阶马尔可夫链描述干湿变化,以伽玛分布表征降水量分布,采用修正方法调整小尺度序列值,消除小尺度合成值与大尺度对应值之间的误差,进行日、月降水序列模拟。耦合模型模拟序列能够保持各尺度的统计特性和合计值与实测序列严格相等。渭河流域长武、武功、天水和渭源四站降水模拟实例表明,建立的耦合模型在降水模拟中取得了较为满意的效果。通过选择合适的基本模型,耦合模型也可以应用于其他水文随机模拟。     

水文预报不确定性对水库防洪调度的影响分析

定量分析预报的不确定性,已成为防洪预报调度风险分析中的关键问题。本文基于Copula函数,提出了可以描述水文预报不确定性随时间演化特性的CUE(Copula-based Uncertainty Evolution Model)模型,并通过该模型模拟了水文预报不确定性序列;基于Monte-Carlo方法和模拟序列,计算了预报不确定性对水库防洪预报调度的影响。结果表明,CUE模型能够很好地模拟水文预报不确定性,采用预报预泄法,对三峡水库进行防洪调度,不会增加防洪风险率。     

日月尺度耦合解集方法在降水模拟中的应用

应用一阶马尔可夫链描述干湿变化,以伽玛分布表征降水量分布,采用修正方法调整小尺度序列值,消除小尺度合成值与大尺度对应值之间的误差,进行日、月降水序列模拟.耦合模型模拟序列能够保持各尺度的统计特性和合计值与实测序列严格相等.渭河流域长武、武功、天水和渭源四站降水模拟实例表明,建立的耦合模型在降水模拟中取得了较为满意的效果.通过选择合适的基本模型,耦合模型也可以应用于其他水文随机模拟.