洪水频率的非参数估计

本文论讨非参数统计学在推求设计洪水中的应用,并建立、推导了包含历史洪水资料的非参数核估计模型,实测资料分析表明,非参数模型具有优良的拟合能力,适用于各种水文资料。统计试验结果也表明其设计洪水估值具有一定的精度。非参数估计为设计洪水提供了一条新的研究途径。     

国内外PMP／PMF研究进展和评价

概述国内外可能最大暴雨和可能最大洪水的研究进展，分析PMP／PMF估算方法的特点，比较各国的估算成果，发现我国的PMP／PMF外包线均位于他国之上，且PMF比印度、澳大利亚和美国偏大10—50％。通过分析探讨我国PMP／PMF估计偏大的原因，提出和建议今后的研究方向。     

长江上游巨型水库群联合蓄水调度研究

以长江上游30座水库巨型水库群为研究对象,建立提前蓄水多目标联合优化调度模型,采用分区策略、大系统聚合分解、参数模拟优化方法和并行逐次逼近寻优算法求解。研究结果表明:所提模型框架可较好地解决巨型水库群联合蓄水优化调度问题;智能算法对于复杂约束的多目标优化问题可产生大量非劣解;Pareto前沿分布范围均匀且广泛,可供决策者灵活调度。与原设计方案相比,在防洪风险得到控制的前提下,通过水库群提前蓄水联合优化调度,水库总蓄满率由90.40%增加到94.42%,年均增发电量76.5亿kW·h(+3.76%),经济社会效益显著。     

梯级水库汛期运行水位协同浮动调度模型方法

水库汛期运行水位协同浮动旨在不增加防洪风险前提下,挖掘中小洪水利用潜力,提升流域水资源利用水平和供水保障能力,已成为防洪与水资源高效利用领域的研究热点和难点。从防洪库容置换与风险防控出发,基于动态预见期和预泄能力约束,嵌套运用预泄预蓄法和库容补偿法,解析了梯级水库汛期运行水位协同浮动关系;考虑帕累托最优解集和最优前沿的动态变化特性,建立了面向动态多目标的梯级水库汛期运行水位协同浮动调度模型;把环境变化检测、随机再生种群和基于参考点的帕累托前沿预测策略引入智能算法,提出求解调度模型的动态多目标智能算法,基于风险效益评价指标以评估调度方案,为梯级水库汛期运行水位协同浮动运用提供技术支撑。     

基于最大熵原理的水文干旱指标计算方法研究

确定水文变量的概率分布,是计算各类标准化干旱指标的关键。提出了基于最大熵原理(POME)的月径流分布构建方法,采用多阶矩作为求解最大熵的约束条件,以拉格朗日乘子法估计分布参数,计算了不同时间尺度的标准化径流干旱指数SDI,评估了汉江30个子流域历史水文干旱情势。结果表明:与Normal、Gamma、Weibull、Pearson TypeⅢ等常用概率分布相比,POME分布模型可以最大程度地利用实测水文数据中的信息,有效拟合不同时间尺度的累积月径流量,表现出良好的适用性;随着时间尺度的增大,采用不同分布拟合同一尺度的月径流量,差别逐渐减小,月径流量概率分布特征趋于正态化。成果可为推求干旱指标,研究干旱特征的统计规律,进行干旱频率分析等提供新的手段。     

水文大数据共享平台研究与设计

本文根据水文数据的特点探讨了水文大数据标准化方法,探索数据预处理、数据索引、数据高效存储等水文大数据共享平台关键技术;利用Hadoop对多源异构数据的海量存储能力及高速计算能力,研究基于MapReduce的水文大数据分布式数据处理模型,设计和实现水文大数据共享平台,为水利及跨行业跨部门的信息共享、空间集成,以及跨学科的可持续发展研究提供技术支撑。     

奇异谱分析在中长期径流预测中的应用研究

针对目前中长期径流预测精度较低的问题,运用奇异谱分析法对隔河岩水库1951～2009年入库径流资料进行预处理得到重构序列,以达到浓缩主要信息和减小误差的目的。分别采用自回归模型和混沌支持向量机模型对原始序列和处理后的重构序列进行模拟预测。结果表明,应用奇异谱分析法进行资料的预处理可以大大提高中长期径流的预测精度。     

汉江流域参照作物腾发量时空变化趋势分析

采用1998年联合国粮农组织推荐的彭曼─蒙特斯公式计算了汉江流域参照作物腾发量,利用Mann─Kendall检验方法和空间插值方法,分析了1961─2000年汉江流域春、夏、秋、冬四季参照作物腾发量和小型蒸发皿蒸发量变化趋势的时空分布.分析结果有助于进一步研究气候变化对汉江流域水资源的影响.     

基于可靠度理论的设计洪水计算方法研究

在流域梯级开发中,上游水库的调蓄作用改变了下游天然洪水状况,直接影响到下游设计断面的设计洪水.应用可靠度理论中的JC法,对受上游调蓄影响的梯级水库设计洪水计算方法进行研究.以清江梯级水库为例,分别对单库运行和两库联调两种情况进行了分析探讨,直接在失效边界上寻求洪水最不利分配组合,计算了控制断面设计洪水的风险,再结合典型年洪水过程推求下游设计断面的洪水过程线,从而为梯级水库设计洪水计算方法提供一条新途径.以1997年为洪水典型年,算出两种情况下的削峰量分别为5 400m3/s和7 900m3/s,下游控制断面的防洪风险分别为0.842%和0.074%,联合调度较单库运行的削峰作用显著,且防洪风险也小于单库运行.结果表明,基于可靠度理论,不仅可以直接寻求洪水地区组成的最不利洪水情况,还可以定量计算设计洪水风险.     

水库汛限水位实时动态控制模型研究

现行的汛限水位方法一般未能考虑预报信息，因而严重制约了水库汛期兴利效益的发挥。通过对实时调度中的可接受风险的研究，在调度期内控制防洪风险在可接受水平内；讨论实时调度与传统汛限水位之间的关系．由调度末水位耦合汛限水位，由此建立了带有机遇约束的水库汛限水位实时动态控制模型。结合三峡水库围堰发电期的汛期调度，进行了实例研究，结果表明，在不同的预报来水以及预报精度情况下，水库汛限水位实时动态控制模型能在不降低防洪标准的前提下，显著提高水库的兴利效益。