降雨径流相关法在水库洪水预报中的应用研究

洪水预报在防汛减灾与洪水资源开发中扮演着重要角色,是水库运行管理的基础。尽管洪水预报方法在科学研究上经历了由降雨径流相关、集总式水文模型到分布式水文模型的发展历程,但因降雨径流相关法具有计算简单、易于使用等特点,在水库调度等实际生产中至今仍被广泛应用。以山东半岛龙角山水库为例,对以往所采用的降雨径流单线预报方法进行改进,在充分考虑该流域降雨前期土壤含水特性的基础上,采用人工试错法将降雨径流关系的主要影响因子——前期影响雨量P_a划分为不同的区间,建立了P+P_a-R_s和P-P_a-R_s两套降雨径流关系图。结果表明,相比于降雨径流单线预报方法,两套降雨径流关系图的合格率分别提高了6%和7%,预报精度由乙等提高至甲等级别,增强了降雨径流相关法在龙角山水库的实用性,为水库调度决策提供了重要的科学依据。     

流域洪水资源利用的理论框架探讨Ⅱ:应用实例

为验证本文上篇所建流域洪水资源利用模式的合理性与普适性,在南四湖流域开展实例分析。首先评价洪水资源利用现状与潜力,1974—2008年多年平均实际可利用量、现状利用潜力和理论利用潜力分别为14.67亿、2.88亿和7.33亿m~3,实际利用率为64.9%。然后针对防洪系统的组成要素,讨论二级坝汛限水位分期运用、湖西河系沟通调控等洪水资源利用方式的选择过程及其相应的实现途径。二级坝后汛期(8月21日—9月30日)汛限水位可从34.20 m抬高至34.35 m,增加兴利库容0.894亿m~3,湖泊高水位增幅0.020~0.026 m;提出的湖西河系沟通调控方案,可在几乎不增加防洪风险的前提下(1998年8月洪水),增加蓄水量1.358亿m~3。结果表明,集潜力评价、利用方式选择和风险效益综合评估于一体的流域洪水资源利用模式是合理、可行的。     

龙江水电站动态出力系数计算及其合理性分析

水能计算是水电站运行调度与管理的核心,尤其是在水电站实际优化调度中,为寻求最合理的调度运行方案,水能计算要求更加准确。针对目前水能计算通常采用直接计算方法偏差很大且往往导致不合理决策的问题,以出力系数由定值转化为受调度决策变量影响的动态值为目标,在分析出力系数影响因素的基础上,根据水电站历史运行资料建立模型函数以模拟水电站单机出力系数,进而给出水电站综合出力系数的计算方法,并以龙江水电站为例进行了运算,结果表明该方法计算的出力系数趋势稳定,性能可靠,精度较高。     

遗传门限自回归模型的改进及其应用

 针对门限自回归模型在实际应用过程中预测效果差于拟合效果的情况，对门限自回归模型作了改进，即：在对时序x(i)拟合和预测时，AR式靠近i半个周期的观测值用门限自回归模型的拟合和预测的计算值代替；为了清晰直观地确定出延迟步数及门限区间AR模型的阶数，提出了通过绘制自相关系数图来确定。实例表明，该改进方法提高了遗传门限自回归模型的稳定性和实用性，模型在大坝安全位移监测预报中得到了成功的应用。     

流域水资源演化模式识别与分析

揭示流域水资源演变规律对预测其变化趋势,进而对指导安排流域内重大水事活动具有重要意义。解决这一问题的关键是如何有效识别反映水资源本质特征的各种模式且物理意义明确。经验模态分解方法能自适应的将非线性、非平稳信号识别为满足正交性和完备性的一组模式,本文在用EMD方法识别信号模态的基础上,结合最大熵谱分析与Hilbert变换确定模态的数字特征,建立了一套识别水资源演化模式的新方法。作为实例,将其应用于某流域控制站1956~2000年天然年径流的模式识别中,初步揭示了该流域水资源演变规律。     

预测济南地下水位的BP神经网络模型及其改进

用BP神经网络预测济南市地下水位，并利用网络“截口”处连接权与阈值的信息，揭示了“过拟合”现象与输入神经元间的多重共线，是导致BP神经网络预测性能降低的主要原因．确定了以当年地下水开采量、前1年地下水位、当年降雨量为输入神经元，拓扑结构为3:3:1的改进的BP神经网络模型，预测了济南地下水位．结果表明，该模型的预测精度较高，相对误差约为6％．     

基于扩展型IO表和信息熵的江苏省产业用水和排污结构演变分析

用水结构、排污结构与产业结构之间存在相互影响的关系,因此掌握当前产业用水和排污结构的演变特征对产业结构优化具有重要意义。通过编制江苏省1997年-2007年间考虑用水和排污的可比价IO表,并运用信息熵原理从用水量、排污量、用水特性(包括用水效率和效益)和排污特性(包括排污效率和效益)4个方面分析研究区国民经济各部门用水和排污结构的变化特征。结果表明,1997年-2007年江苏省用水量结构趋于有序发展,均衡度减弱;排污量结构趋于无序发展,均衡度增强;用水特性结构趋于有序,系统整体的均衡度在减弱;排污特性结构变化较为复杂:排污效率和排污效益结构大致呈相反发展态势。     

水库防洪错峰调度风险分析方法及应用

水库防洪错峰调度是一种利用下游区间洪水预报信息的防洪预报调度方式,能有效减小水库防洪库容,提高洪水资源利用率,但受区间洪水预报、水库下泄洪水传播时间、调度滞时等不确定因素的影响,水库下游防洪风险的可能性将增加。综合考虑多个不确定因子,采用蒙特卡洛法、风险标准法等,提出了基于错峰调度规则的拟定、风险的定义、风险因子的识别与量化、风险率计算、方案决策过程的水库防洪错峰调度风险分析的流程与方法,并将上述方法应用于海河流域的密云水库。研究结果表明:通过采用提出的防洪错峰调度方案,密云水库能抬高汛限水位2.0 m,减小防洪库容3.09亿m3;而承担的水库防洪错峰调度风险率仅为11%;延长错峰时间能显著降低防洪错峰调度的风险。     

基于净雨预报信息的水库防洪调度方式研究

为进一步提高洪水预报信息在水库调度中的应用水平,本文以山东半岛龙角山水库为研究对象,首先构建在实际生产中广泛应用的新安江模型,采用确定性系数和绝对误差评价模型误差,并通过合格率评定径流深预报和峰现时间预报的精度等级。结果表明,各项评价指标在模型率定期和验证期的精度均为甲等,可为水库预报调度规则的制定提供可靠的理论依据。然后利用新安江模型预报出的净雨信息,制定水库防洪预报调度规则,调算不同频率设计洪水,并与常规调度方式下调洪结果作对比。通过比较发现,预报调度模型能够提前预泄,有效降低水库调洪最高水位和减小最大下泄流量,增加削减洪峰流量,对减小水库上下游防洪风险和提高水库防洪效益具有重要意义。     

有限长河段中水体稳定同位素运移规律浅析

为研究河道水体中氢氧稳定同位素组成的微分方程模型具体应用方法,基于水量平衡原理和稳定同位素的质量守恒原理,以一个有限长河段为例,考虑蒸发、降水及河水与地下水的相互作用,推导了有限长河段中水体氢氧稳定同位素组成的连续性方程,给出了河道水体中氢氧稳定同位素组成的微分方程模型在有限长河段上的具体应用。结果表明,该方法降低了该模型的应用门槛,有利于模型的进一步推广。