丹江口水库对汉江泥沙特性的影响研究

为分析人类活动对汉江泥沙特性的影响,以白河、皇庄和仙桃三个水文站为例,以丹江口水库关闸蓄水时间划分研究时段,利用1955～2006年的日流量和日含沙量资料对比分析了研究时段内汉江中下游年、汛期、非汛期,月输沙量及水沙关系的变化特性.结果表明,丹江口水库的运行对其下游年、汛期、非汛期输沙量,输沙量年内分配及水沙关系的变化特性均有显著的影响.     

北京市降水年内分配特征量化研究

为合理开发和利用北京市水资源,根据北京站1951~2011年逐日降水资料,采用年内分配比例、降水集度PCI、集中度Cd、集中期D等指标分析了降水年内分配特征,借助线性倾向估计法、Mann-Kendall法和R/S分析法分析了年内各月、汛期、主汛期、年降水及其年内分配特征指标的变化趋势。结果表明,统计时段内年、汛期和主汛期降水及PCI、Cd和D均呈减小变化,递减速率依次为40.2 mm/10a、41.3 mm/10a、26.4mm/10a、1.560/10a、0.019/10a和0.898/10a,汛期、主汛期时段降水比例亦存在减小变化,降水年内分配过程渐趋均衡;降水呈显著的月际变化且年内高度集中,1960年代降水月际变化最强,2010年代最弱,1970年代降水年内最集中,2010年代最不集中;未来一段时间内,汛期降水将呈增加变化,年、主汛期降水及PCI、Cd、D及汛期、主汛期时段降水比例均呈减少变化,降水年内分配不均匀性和集中程度减小,最大日降水出现时间将会提前。     

额尔齐斯河中游鄂木斯克站径流变化特征研究

根据额尔齐斯河中游鄂木斯克水文站77年的逐月实测径流资料,采用径流年际变化、年内各月占年径流百分比、年内不均匀系数、年内分配完全调节系数、集中度及变化幅度等指标,分析了额尔齐斯河中游径流年际变化特征和年内分配规律。结果表明,受上游水利工程的影响,额尔齐斯河中游鄂木斯克站年径流量呈显著下降趋势;径流年内分配不均匀性减小,集中度降低,集中期的长期变化有所提前;非汛期径流量占年径流总量的比例增加,汛期径流量占年径流总量的比例减少,径流量年内分配渐趋均匀。     

穆棱河流域上游径流年内分配特性

为分析穆棱河流域上游径流年内分配特征,根据穆棱河干流上游主要控制站——梨树镇水文站1962～2009年逐月天然径流资料,在分析该站径流年内分配变化过程及比例的基础上,采用不均匀系数、完全调节系数、集中度、集中期和绝对变化幅度等指标研究了该站径流年内分配特性,以Man-Kendall检验法和R/S分析法探讨了该站各月径流及其年内分配特征分析指标变化趋势。结果表明,径流年内分布呈"单峰型",径流主要集中在4～10月,占全年径流量的94.9%;最大月径流量出现在5～8月,占全年径流量的19.4%～33.7%;21世纪初的春、冬季径流量偏丰,其余各季径流量偏枯;21世纪初的CV、Cr、Cd和D基本为各年代最大值,ΔR小于多年均值,径流年内分配最不均匀、最集中;CV、Cr、Cd和D在现在和未来均为不显著增加趋势,径流年内分配将更不均匀、更加集中;加之,全年来水减少、汛期来水增加,不利于区域水资源开发利用。可通过地表水、地下水和再生水优化配置,保障流域经济社会良性发展。研究成果对合理开发和利用区域水资源具有一定指导意义。     

黑龙江中上游径流特征分析

以黑龙江中上游为例,基于洛古河、上马厂和卡伦山3个水文站及结雅河口2006～2008年逐月流量资料,分析了年径流和径流年内分配情况,并采用年内分配不均匀系数、完全调节系数、集中度指标定量分析了径流年内分配特征及径流特征影响,获得了径流年内分配变化规律,结雅水库对黑龙江中游的径流影响很大。     

白石水库泥沙淤积影响因子计算分析

为分析白石水库泥沙淤积影响因子并准确计算各因子的影响程度,定性分析了白石水库水沙情况,获取了泥沙淤积的主要影响因子;再依据2001～2008年白石水库水沙资料,采用偏最小二乘法建立模型,定量计算各影响因子对水库泥沙淤积的影响程度,采用灰色关联度法验证了计算结果。结果表明,影响白石水库泥沙淤积的主要因子及其影响程度为平均流量35.26%、汛期降水量30.66%、入库水量15.31%、出库水量12.52%、平均输沙率3.55%、最大流量2.65%和平均含沙量0.05%。     

三峡水库蓄水运用后进出库水沙变化分析

为了研究三峡水库运用对进出库水沙条件的影响程度,利用水沙指标变化幅度公式,定量分析了三峡水库运用后2003~2009年进出库水沙指标的变幅。结果表明,三峡水库运用后,在均值上,4、5、6月的月均流量变幅最大,6、10、11月的月均含沙量和月均输沙率变幅最大,5、6、11月的月均来沙系数变幅最大;在极值上,非汛期最大流量、汛期最小含沙量、最小来沙系数和最小输沙率变幅最大;在极值之比上,汛期流量、含沙量、来沙系数和输沙率的最大/最小的变幅最大;在极值与年值之比上,汛期流量的最小/年均及非汛期含沙量、汛期来沙系数、年输沙率的最大/年均的变幅最大;在年内分布上,4、5、10月的月均流量/年均流量、5、6、8月的月均含沙量/年均含沙量和月均输沙率/年均输沙率、5、8、9月的月均来沙系数/年均来沙系数、汛期输沙率/非汛期输沙率、汛期含沙量/非汛期含沙量的变幅最大。     

闹德海水库泥沙特性分析

基于流域水文泥沙资料及闹德海水库大断面等测量结果,分析了水库泥沙年内年际变化、库区大断面多年演变及洪水期间水库水沙对应关系,并通过分析不同年代泥沙粒径、含沙量、输沙量,探讨了水库水沙变化规律,提出采用蓄清排浑方法减缓水库淤积,为水利工程设计、水库长期运行提供了科学数据.     

近50年来沭河流域天然径流演变特征分析

掌握沭河流域天然径流的演变特征是合理开发利用流域水资源的前提,基于沭河流域主要控制站——大官庄站1958~2000年的天然径流资料,采用差积曲线、趋势系数、基尼系数和Mann-Kendall法,并选取逐年累计均值、距平百分比、绝对变幅、绝对变化率等特征指标,分析了天然径流年际变化的丰枯性、阶段性、趋势性和年内分配的不均匀性、年内变化的趋势性。结果表明,大官庄站出现枯水年和丰水年的概率最大,出现平水年的概率最小;径流年际变化经历了3个丰水段、1个平水段和3个枯水段;年、汛期、非汛期及各月径流量均呈减少趋势,仅7月径流量减少趋势显著;20世纪70年代径流年内分配最不均匀,1980年代最均匀;1987年径流年内分配最不均匀,1974年最均匀;基尼系数、绝对变幅、绝对变化率呈减少趋势,但均不显著。     

汛限水位动态控制方法在三峡水库的应用

以三峡水库为例,针对汛期水库在单一汛限水位下运行导致洪水资源浪费问题,基于1882～2005年的汛期实测日流量资料,应用成因分析和统计分析法将汛期分为3期,分别推求分期的设计洪水,采用规范调洪演算方法和考虑年内洪水统计特性变化规律,确定了汛限水位动态控制变幅,提高了水库水资源的利用率.     

金沙江下游及三峡梯级空间径流均匀度变化

针对金沙江下游及三峡梯级流域开发可能对空间径流均匀度产生的影响,基于屏山、寸滩和宜昌水文站1954~2007年径流资料,利用Lorenz曲线和Gini系数计算了径流时空分布均匀度变化。结果表明,屏山、寸滩、宜昌3站年径流Gini系数整体呈下降趋势,流量时间分布趋于均匀,流域洪枯变化和干支流建坝蓄水调节均对径流均匀度产生较大的干扰。表明上游水库对下游径流量的影响程度取决于上游水库的调节性能及来流量,对于调节性能不高的水库,流域天然径流的丰枯变化大于水库的调蓄影响。     

浑河流域中上游河川径流变化特征分析

基于浑河流域中上游北口前站和大伙房水库站实测逐月径流资料,借助累积滤波器、Mann-Kendall法、分摊熵、绝对变化幅度和相对变化幅度等方法和指标,研究了浑河流域中上游河川径流年际和年内变化特征及趋势。结果表明,北口前站径流年内分配呈单峰型,其年径流呈不显著增加趋势,最大月径流由7月向8月转移;大伙房水库站径流年内呈双峰型分布,其年径流呈不显著减少趋势,汛期各月径流显著减少,非汛期各月径流增加;北口前站、大伙房水库站径流年内绝对变化幅度、相对变化幅度逐渐减小,但北口前站径流年内分配整体趋于更不均匀,大伙房水库站径流年内分配趋向于均匀,这有助于大伙房水库下游河流生态系统的健康和稳定。     

三峡水库蓄水前后大通水文站水沙特性变化

近年来,受人类活动和气候变化等因素的影响,长江流域的来水来沙特性发生了一些变化。以大通水文站为例,选取1986~2012年的实测水沙资料,分析了水沙关系特性及悬沙中值粒径、悬沙颗粒组成变化规律。结果表明,月均流量与输沙率变化过程具有良好的一致性,且存在着输沙率峰值超前或滞后于流量峰值的现象;三峡水库蓄水后,大通水文站的水文泥沙特性发生了明显变化,洪季泥沙中值粒径大于枯季,汛初流量增大阶段泥沙粗于汛末流量减小阶段,多年平均中值粒径基本不变,但泥沙有逐年变粗的趋势。     

三峡电站调峰与通航问题研究

根据三峡工程设计各阶段实体模型试验、一维和二维数学模型计算以及自航船模拟研究成果，阐明了汛期和非汛期电站调峰运行条件下，三峡和葛洲坝两枢纽区间，以及葛洲坝下游宜昌河段的往复流和重力长波运动特性及其对通航条件的影响，指出了优化通航条件的有效途径，认为在非汛期电站调峰和葛洲坝反调节运行条件下，汉渝直达的万吨级船队可在宜昌河段、两南方间及三峡上、下游引航道安全行驶。汛期调峰容量为8GW，入度日平均流量分别为10000、15000、20000m^3/s的调峰方案，不会对两坝间及宜昌河段的航运构成实质性不利影响。     

变化环境下浑河流域近50年来径流变化特征研究

浑河是辽河重要支流,研究其径流变化特征,对做好区域水资源相关工作具有重要的参考意义。基于浑河流域上游大伙房水库站、中游沈阳站和下游邢家窝棚站的1962~2011年逐月实测径流资料,借助累积滤波器法、Mann-Kendall法、小波分析法、集中度和集中期等方法和指标研究了变化环境下浑河流域径流的年际、年内变化特征。结果表明,浑河流域径流存在阶段性特征,其中1962~1984年径流偏枯,1985~2011年径流偏丰;各站年径流变化主周期均为11年,第二周期均为5年,第三周期存在微小差别;径流年内集中度逐渐减小,各月分配的径流量趋于均匀;浑河流域各站年、非汛期径流量分别呈减少、增加变化,总体上,汛期各月径流量呈减少变化,非汛期各月径流多呈增加变化,这些变化有助于发展流域社会经济和保护河流生态系统的健康。     

东江流域降水时空变化及其与ENSO事件的响应关系

为了解东江流域降水的时空变化特征,揭示气候变化对流域降水变化的驱动关系,采用去趋势预置白Mann-Kendall检验、直线回归滑动平均、交叉小波等方法分析了东江流域1959~2018年降水时空特征,并揭示其与ENSO事件的响应关系。结果表明,东江流域近60年来降水以-4.29mm/10a的幅度缓慢减少,年内分布不均,属夏季降水最多,占年降水总量44%;各季节降水变化不一,春、秋两季在缓慢减少,夏、冬两季则在缓慢增加。汛期降水占年总量79%,以-10.6mm/10a的幅度减少;非汛期降水以6.1mm/10a幅度增加。空间上降水地域差异性明显,汛期降水与年际降水呈现由中游向上游、下游逐渐递减的分布;非汛期降水则呈现由上游向下游递减的带状分布;降水与ENSO事件响应关系显著,主要表现在1970年代2~4年周期与1990年代后期3~6年周期尺度上,表明气候变化是目前降水变化的主要驱动因子。     

三峡水库蓄水后荆江三口分流变化及原因

三峡水库蓄水后荆江径流量比蓄水前减小,且受水库影响径流过程也发生变化,对三口分流产生影响。为此,分析了三峡水库蓄水后荆江三口分流变化及其影响因素,发现蓄水后枝城站同流量下三口分流比与蓄水前相比变化不大;而三口年均分流量小于蓄水前,这是由荆江径流量减少及径流过程变化所造成。同时,定量分析了三峡水库不同运行阶段径流变化对三口分流的影响,结果显示,三峡水库初期蓄水阶段水库调蓄对三口影响较小,高水位运行阶段则影响较大;蓄水后荆江三口年均分流量减小,即干流径流量连续枯水年是主要影响因素,三峡水库调蓄作用是次要影响因素。     

水库水沙多目标联合优化调度研究

针对水库运行中蓄水与排沙的矛盾,兼顾水库防洪、发电、航运及长期利用的综合运用目标,利用多目标决策方法建立了水库水沙多目标联合优化调度模型,即汛期采用分级流量原则控制水位运行,制定分级流量与对应的运行水位,通过水库发电调度与泥沙冲淤计算的耦合,计算在约束条件下水库的发电量、泥沙淤积量及长期综合效益。将该模型应用于三峡水库综合运行研究中,汛期按分级流量原则控制水位运行50年。计算结果表明,与原设计水位运行方式相比,汛期分级流量运行的综合效益增加6.324%、发电量增加5559%、泥沙淤积量仅增加0.148%,可见水沙联合调度的汛期分级流量运行方式能充分发挥三峡水库的综合效益。     

水电站水库预报发电调度的模糊风险分析

针对径流预报误差给水电站水库发电调度带来的风险,在采用组合模型对月径流进行预报和优化调度计算的基础上,构建了水电站水库预报发电调度的模糊风险分析模型框架,并在对入库径流进行随机模拟的条件下设计了模糊风险分析模型的求解流程。三峡水电站水库的实例应用表明,预报误差在5、10月对发电调度的影响较大,且水电站在枯水期的发电模糊风险比汛期高。