长江上游与洞庭湖洪水遭遇风险分析

为进一步揭示长江上游与洞庭湖洪水遭遇规律,本文以宜昌站和城陵矶站1951—2016年实测日均流量资料为基础,建立了两站年最大洪水洪峰、15日洪量、洪水发生时间及间隔时间的边缘分布函数,进而构建了基于Archimedean Copula函数的洪水发生时间和量级(包括洪峰和过程)的联合分布函数,解析了长江上游与洞庭湖洪水的遭遇风险。其中针对长江上游与洞庭湖洪水洪峰之间,以及它们的洪峰及其发生时间之间均存在相关性的特点,提出了一种通过建立两站洪峰及其间隔时间的联合分布来研究洪峰遭遇风险的方法。最后分析了三峡水利枢纽的运用对长江上游与洞庭湖洪水遭遇风险产生的影响。研究成果可为三峡水库优化调度和长江中下游的防洪减灾提供理论依据。     

洞庭湖流域洪水遭遇规律研究

研究洪水遭遇事件对防洪减灾具有重要意义。目前对于多源洪水遭遇的研究局限于多维非对称型Archimedean Copula,存在公式推导复杂、参数多及拓展性差等缺陷。本文引入椭圆Copula,分别建立洞庭湖流域多源洪水发生时间、时间-量级和过程遭遇模型,推求多情景下多源洪水遭遇概率,全面揭示了流域洪水发生时间、量级和过程的遭遇规律,探明了多源洪水过程遭遇时滞规律,并将模型估计结果与历年同步洪水资料的统计结果进行比较。结果表明,所提模型计算结果符合洪水发生的一般规律,并与实测资料的统计结果基本吻合,保证了分析结果的可靠性和合理性,可为提高流域防洪能力、保障防洪对象安全提供科学依据和有效支撑。     

三峡区间年最大降雨与上游洪水遭遇风险研究

三峡区间降雨往往在汛期集中发生,一旦与上游洪水叠加,会对三峡防洪产生不利影响。为探究三峡区间降雨与长江上游洪水的遭遇规律,本文基于阿基米德Copula函数建立三峡区间年最大降雨和长江上游年最大洪水的联合分布,从时间遭遇和量级遭遇（包括峰值和过程）两方面解析两者遭遇的风险特征。结果表明,区间降雨和上游洪水发生时间遭遇呈双峰型,区间年最大日面雨量、7日面雨量一般早于上游年最大流量、7日洪量发生;设计频率越大,发生区间降雨和上游洪水峰值和过程遭遇的风险也越大,且发生峰值和过程遭遇时,区间降雨早于上游洪水的遭遇风险较大;同一设计频率发生过程遭遇的风险要大于峰值遭遇的风险。研究成果可为三峡水库防洪调度提供参考。     

基于Copula函数的大坝洪水漫顶风险率计算

洪水漫顶风险率分析计算对于大坝风险管理具有重要意义。本文基于Copula函数计算大坝洪水漫顶风险率，并分析不同Copula函数及峰量相关性对漫顶风险率的影响。清江流域隔河岩水库实例表明：最优的Gumbel-Hougaard Copula函数能较好地描述洪峰、洪量的上尾相关性，计算的洪水漫顶风险率为3.79×10-5，而Frank和Clayton Copula函数得到的风险率明显偏低。随着洪峰、洪量相关系数的增加，洪水漫顶风险率也增加。假设峰量相互独立的情况下洪水漫顶风险率被低估，而完全相关的情况下则被高估。基于Copula函数的两变量统计方法能够有效捕捉洪峰、洪量的实际相关关系，得到的风险率更加合理，为大坝洪水漫顶风险率分析提供科学依据。     

清江隔河岩水库的防洪效益与洪水调度

文章叙述了:清江洪水的特点;隔河岩工程使清江洪水得到根本治理及对长江荆江河段的防洪作用;隔河岩水库的洪水调度与谋取防洪效益的措施。     

基于Copula-Monte Carlo方法的串联施工导流系统风险分析

考虑上游水电站和区间施工洪水间的相关性,提出对流域相邻两座同期建设的水电站组成的串联施工导流系统进行风险度量的方法.基于整体风险分析思想,结合梯级导流系统水文、水力特征,耦合主要风险因子构建串联施工导流系统风险模型.在此基础上利用二维Copula函数来描述两区域施工洪水洪峰间的相关结构,并建立联合分布,从而应用Copula-Monte Carlo方法模拟梯级施工洪水.最后对一个工程案例进行计算分析,并与忽略洪水相关性时的随机模拟方法进行比较.结果表明,该方法能够保持洪水洪峰间的相关性,模拟结果更为合理,从而为梯级水电站建设条件下的施工导流系统风险评估提供了新的方法和理论.     

考虑洪水预报误差的水库防洪控制调度的风险分析

水库动态汛限水位控制调度是水库管理调度的重要方式之一,它可以提高水库的兴利效益.本文通过分析水库动态汛限水位控制调度可能产生的后果,给出了水库动态汛限水位控制调度风险的定义,并建立了考虑洪水预报误差情况下的入库径流的随机模拟方法.通过大清河流域水库实际应用表明:洪水预报误差可能对水库动态汛限水位控制调度的风险产生一定的影响.其影响程度主要都取决于洪水预报的精度情况.在大清河流域,其洪水预报系统的洪水预报误差对各水库动态水位控制调度的影响都是很小的.但各水库汛限水位的提高程度如果超过1m时,对白洋淀的防洪压力会很大.     

基于地面雨情信息的长江三峡区间洪水预报研究

长江三峡区间的暴雨洪水对三峡水利枢纽的影响迅速而且直接,是进行三峡坝址洪水预报的重要边界条件。本文基于分布式物理模型GBHM与概念性新安江模型开展了三峡区间洪水预报研究。利用2004-2007年地面观测的雨量及流量信息,首先在日尺度上对两个预报模型进行了参数率定及模型检验,然后在小时尺度上对典型洪水过程进行了预报试验。结果表明,两个模型对逐日洪水过程的模拟均有较高精度。考虑到逐时流量数据的限制,本研究直接利用在日尺度上拟合的模型参数进行逐时的洪水预报。结果显示新安江模型的预报精度大幅下降,GBHM模型对洪水过程及洪水总量的预报仍能够保持一定精度,表明分布式物理性水文模型在三峡区间洪水预报中具有应用优势和潜力。     

洪水形态的辨识

对洪水形态进行准确的识别,是分析不同洪水形态形成原因的基础,也为防洪工程提供有效的信息.本文从一般性指标、洪水时域、频域角度选取13项与洪水形态相关的指标,依据主成分分析法进行降维处理,从中提取出6项指标,采用验证为具有很好分类效果的投影寻踪模型,来验证所提取的6项指标的有效性.结果表明:1)利用投影寻踪模型,结合6项洪水形态指标,进行洪水形态识别的有效性;2)武江流域的双峰型洪水占39.62％,且均为主峰偏后型,这对武江流域的防洪工程显得尤为不利.本研究不仅为洪水形态指标的提取、洪水形态的识别提供参考,也为武江流域的防洪提供了理论指导.     

考虑历史洪水不确定性的峰量联合频率分析

洪水事件一般具有多个特征属性,多变量联合分析可以全面分析洪水过程的统计特征.本文依据Copula函数,建立考虑定量和非定量历史洪水的不连续序列峰量联合洪水频率分析模型,选用遗传算法对模型参数进行寻优,并采用最可能组合法和同频率组合法计算不同重现期设计洪水,通过变化置信区间分析历史洪水不确定性变化对参数估计与设计洪水的影...     

不同量级洪水对黄河下游游荡段冲淤变化的影响

小浪底水库运用后,改变了进入黄河下游的水沙条件,引起了下游河道的再造床过程。以小浪底水库调控后的不同水沙过程为基础,研究这些不同水沙组合洪水在下游河道的演进过程及其对冲淤变化的影响,可为黄河下游“二级悬河”治理提供科学依据。文章首先介绍了模拟黄河下游游荡段实际断面形态下洪水演进的一维水沙耦合模型,并利用黄河下游1982年5—10月实测洪水资料对该模型进行了验证,计算所得流量过程、含沙量过程及沿程最高水位等均与实测值较为吻合;最后采用该模型计算了水沙总量相同条件下,不同量级洪水过程在下游游荡段的演进过程,分析了不同量级洪水对河床冲淤变化的影响。结果表明：不同水沙过程对下游游荡段冲淤变化有明显影响,洪峰流量为10000 m3/s及相应含沙量为60 kg/m3的水沙过程在下游游荡段淤积量最大,洪峰流量为4000 m3/s及相应含沙量为30 kg/m3的水沙过程在下游游荡段淤积量最小。从淤滩刷槽的综合效果看,洪峰流量为6000 m3/s及相应含沙量为40 kg/m3的洪水过程对于下游游荡段河床调整较为有利。     

2011年汉江秋汛期两江交汇口超常淤积成因

汉江是长江中下游唯一直接入汇干流的大型支流,2011年9月汉江秋汛期间,汉江入汇口附近的长江汉口河段出现历史最大规模淤积,严重影响航运。本文通过三峡水库蓄水前后的实测水文地形资料对该现象成因进行探析。结果表明:汉江入汇口附近的超常淤积,固然与秋汛期支流来流量较大有关,但其更主要的原因是长江干流水位较历史同期严重偏低,两相组合之下导致了支流汇流比达到了近40年来的最大值,从而在汉江下游近河口段引起比降、流速增大以及剧烈河床冲刷,在汇流口附近的长江干流导致回流缓流区范围增大。该现象很可能与三峡水库汛后蓄水有关,未来时期该河段淤积频率、幅度将可能加大,其碍航效应值得重视。     

洞庭湖四口河系防洪、水资源与水环境研究

洞庭湖四口河系地区洪涝灾害频繁,防洪压力大,同时随着四口分流量逐年减小和季节性断流,加之水环境污染,四口河系地区季节性、水质性缺水问题严重。水利部公益性行业科研专项经费项目＂洞庭湖四口河系防洪、水资源和水环境研究＂由湖南水利厅牵头完成,取得了丰富的研究成果。通过项目研究,构建了洞庭湖四口河系水沙数值模型、区间洪水模型、水环境分析模型,分析了三峡工程不同运行方式下四口河系河道演变以及水资源和洪水的演变;在模型研究的基础上,结合水质监测资料、卫星遥感影像等,综合分析了三峡工程运用对四口河系地区防洪、水资源、水环境等方面的影响;在综合防洪、水资源和水环境分析结果的基础上,构建了洞庭湖四口河系地区综合调控体系。     

再论分期设计洪水频率与防洪标准的关系

现有的防洪标准的是以年为时间单位推求的防洪设计标准,反映的是平均每年洪水被超过一次以上的概率,没有分析以其他时间为单位的超标准频次问题,按照这种方法设计的分期洪水,年内出现超标准洪水的分期次数有可能增加.本文增加了以分期为时间单位的防洪标准,定义了年均超标准分期数指标Σ1/Ti(Ti为分期i的分期重现期),从而提出了以...     

关于三峡工程对城陵矶附近防洪能力影响有关研究的讨论

本文根据长江城陵矶上下河道的历史冲淤情况,分析和讨论了有关单位对三峡工程建成后本段冲淤研究成果的合理性。特别讨论了城陵矶至汉口段的冲淤情况和三峡工程对长江中游防洪能力的影响。三峡蓄水拦沙后,荆江将发生较大冲刷,这是否导致城陵矶以下河道淤积是问题的关键。有关研究认为,本河段将会有较大冲刷,从而大量增加洞庭湖的防洪能力。但分析发现这些成果存在很多矛盾。根据其城陵矶以上大量冲刷的结果,城陵矶以下应该淤积。这对长江中游防洪形势将产生不利影响。本文主要提出了问题,望得到更多关注和研究,以利于科学规划长江中游的防洪建设。     

水文水力学模型及其在洪水风险分析中的应用

流域洪水模拟是当前洪水计算分析的热点,也是防洪减灾工作的科学依据和指导。本研究通过将分布式水文模型和水动力学模型串联耦合的方法计算流域洪水淹没过程,以重庆龙溪河流域作为研究区域,基于SWAT和HEC-RAS模拟平台,综合考虑气象资料、地形、下垫面条件等,经产汇流计算、小流域洪水二维数值模拟等过程得到小流域在不同情境（暴雨重现期）下的二维淹没情况。以当地洪水计算手册推求洪水过程作为验证,模型计算结果显示模型能够较好模拟龙溪河流域复杂条件下的汇流过程,结合灾害损失评估和洪水风险分析,为当地减灾工作提供决策支持。