水库溃坝洪水数值模拟及下游风险评价

以锦屏二级水库为例,利用DAMBRK和一维水动力模型模拟多种组合工况下水库溃坝和洪水演进过程,并对计算得到的溃口流量及下游洪水演进结果进行分析。根据溃坝洪水模型计算获得的水库下游地区洪水淹没情况,综合考虑洪水的危险性、暴露性和易损性,利用模糊综合评价法对水库下游8个重要乡镇进行了洪水风险评价,评价结果可以为该流域进行安全应急预案制定、洪水灾害风险管理等提供技术参考。     

丹江口水库三维水动力模拟研究

丹江口水库是南水北调中线工程的核心水源区,具有重要的战略意义及独特的生态结构。为了模拟丹江口水库三维水动力过程,掌握水位、水温等水力要素的变化规律,服务于丹江口水库管理和水质模拟,采用环境流体动力学模型(EFDC)建立丹江口水库三维水动力模型,对丹江口水库2012年水位及流场、水温进行模拟,并将水位和水温模拟值与实测值进行对比,发现两者较为接近,表明丹江口水库三维水动力模型精度较高,适用性强。由模型模拟结果可知,丹江口水库2012年坝前水位变化较大,而水库水温分层现象在夏季最为明显,春秋季减弱,冬季基本丧失。     

河流水资源调度关键技术及通用软件平台探讨

近几十年来人类活动与全球气候变化的加剧,流域水循环发生了强烈的变异,世界面临着深刻的水危机,我国水问题尤为严峻,水灾害事件频发,水问题成为实现可持续发展的重大障碍因素,严重威胁国民经济和生态安全。从流域水循环演变与水资源综合调控这一科学背景出发,提出了基于二元水循环开展水资源调控来解决水问题的基本思路。探讨了水资源调度研究的发展现状和我国水资源调度研究存在的问题。在此基础上,提出了包含"监测-模拟-评价-预测-调度-控制"六大环节的水资源调度技术框架和关键流程。结合国家水资源监控能力建设二期项目,介绍了一套全国通用的水资源调度软件平台,实现了水资源调度执行成果在水利部本级、流域、省三级平台之间的业务协同和信息共享,从而提升河流水资源调度决策能力。     

南水北调中线干线水质安全应急调控与处置关键技术研究

为应对南水北调中线干线工程可能存在的突发水污染事故,加强突发水污染事故的应急防治和管理,建立“数值模拟—评价诊断—溯源预测—应急调控—污染处置”5大环节于一体的突发水污染应急调控与处置技术体系,包括闸泵群控制下水量水质模拟技术、水质安全评价诊断技术、突发水污染溯源预测技术、水污染应急调控技术和水污染应急处置技术等关键技术。研究成果应用于示范工程和系统平台,适用性强,可保障南水北调中线干线输水水量水质安全,实现“一渠清水北送”的目标。     

子流域划分对EasyDHM径流模拟的影响分析

子流域划分是分布式水文模型构建的重要过程之一。对分布式水文模型子流域划分技术进行了综述,简要介绍了EasyDHM（Easy Distributed Hydrological Model）模型及其子流域划分方法。选取第二松花江丰满水库以上流域作为研究区域,使用1 km×1 km分辨率的数字高程（DEM）及50 km2集水面积阈值提取数字河网,并按3种子流域划分配置对该区域进行划分。结果表明,子流域划分数越多,纳什效率系数越大,模拟效果越好。     

福州晋安河片区海绵改造对城市内涝的影响

为研究海绵改造对城市洪涝的影响,有效提高城市对洪涝问题的韧性,对福州市晋安河片区海绵改造效果进行分析。基于InfoWorks ICM模型对片区管网、地表、河道进行耦合模拟,设计了7种海绵改造方案,对各方案计算结果进行评估,并进一步选择琴亭湖附近典型排水片区,量化分析了海绵城市建设与湖库联合调度协同措施下片区的内涝响应。结果表明：构建的洪涝模拟模型能有效模拟晋安河片区暴雨内涝过程,不同的海绵改造措施对最大淹没面积、溢流节点数、超载管道数以及主河道不同断面水位的影响有所不同;全域海绵改造与管网优化组合的方案作用下,模拟得到的海绵改造综合效益最优。苏迪罗台风降雨驱动下,典型排水片区在无海绵改造措施下的总淹没面积为22.87 hm²,采用可持续的城市排水系统(SUDS)措施后,淹没面积减小为22.48 hm²,进一步加入调度规则,总淹没面积减小为9.83 hm²,仅采用源头海绵改造措施在面对极端降雨时效果有限,结合SUDS与湖库调度可以有效减缓内涝问题。     

珠江上游流域枯水期降水演变特征分析

以珠江上游流域为例,采用线性回归分析、Mann-Kendall检验、小波分析等方法分析了1959～2008年枯水期降水时间系列。结果表明,近50年来,珠江上游流域枯水期降水呈不显著变化趋势(增加率1.0mm/10a),枯水期降水存在约2、6、13、30年的主周期,其中以13、30年周期变化最为显著。     

基于 InfoWorks ICM 的城市河网调控与分析 −以福州市仓山区龙津阳岐片区为例

针对典型感潮河网地区水环境污染日趋严重与洪涝灾害频发的问题，为优化河网水动力和降低河道漫溢风 险，基于 InfoWorks?ICM（integrated?catchment?management）模型建立福州市仓山区龙津阳岐片区城市水文模型与一 维河网水动力耦合模型，以 2022 年 6 月 14 日实测降雨及河道水位数据对模型参数进行校准，平均纳什效率系数 为 0.78，平均洪峰误差为 1.5%。设计并模拟 3 种晴天工况和 3 种“卢碧”台风雨天工况，结果表明：晴天从无调控 到工况 3，随着引水量的增加，河网平均流速逐步增加，总体增加 66.4%，河道水动力提升显著；雨天从原有调控工 况到工况 3，随着河道预降水位值增大，关键断面平均超警历时逐步减少，总体下降 73%，河道漫溢风险明显降低。 构建河网水文水动力耦合模型和工况优选，可为仓山区进一步提升河网水动力与城市汛期洪涝灾害防治能力的 方案制定提供决策依据，也可为其他同类研究提供借鉴。     

考虑预测不确定性的风-光-水多能互补系统调度风险和效益分析

风电、光伏与水电（简称风光水）互补发电系统是提高清洁能源整体利用效益的重要创新模式,随着风电、光伏发电渗透率的增加,如何解决大规模风光接入所带来的不确定性是多能互补系统研究的核心和难点。本文重点探讨日前风光出力预测的不确定性对于多能互补系统风险和效益的综合影响。首先,从可靠性、稳定性和经济性三个方面提出风光水多能互补系统调度运行风险和效益评价体系;建立多能互补系统短期优化调度模型,在日前风光出力预测结果基础上,编制系统日前发电计划;根据风光实际出力情况,滚动更新和模拟水电站实际调度过程。最后,对比分析各电站计划和实际调度运行情况,评价日前风光出力预测不确定性对于多能互补系统风险与效益的综合影响。本文以雅砻江流域锦屏一级多能互补系统为实例进行研究。相比风光水独立运行,风光水互补后系统的发电效益提高了37.13%,且系统出力过程更为稳定。互补系统在年尺度上具有良好的可靠性,但在水库低水位时期,系统失负荷天数明显增多,占全年失负荷天数的96%以上,系统可靠性降低;在汛期,互补后水库的下泄流量最大增加了47.06%,出现水量集中下泄的情况,这给电力部门、下游用水部门以及防护对象带来一定的防洪风险。     

关于低影响开发设施设计降雨量确定方法的讨论

我国《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建(试行)》(简称《指南》)中以年降雨总量控制率作为径流总量控制目标,并由长系列多年全样本统一排序的方式确定标准控制率下对应的设计降雨量。由于降雨的年际变异性,采用这种多年平均的方法仅能体现降雨量的多年平均控制程度,其置信概率有待进一步确定,该方法也未明确"年控制"的概念。为此,以我国北京、武汉、广州为代表城市,比较分析了多年平均和年单样本两种方法下低影响开发设施的降雨量设计问题,并通过P-Ⅲ型频率曲线推求了年单样本方法下的设计降雨量。将两种方法得到的80%控制率下的设计值与《指南》中的同标准设计值进行对比,结果表明,《指南》中的设计值反映的是多年平均降雨水平,该设计值下仅有约60%的概率实现年降雨总量控制目标;而年单样本方法考虑了降雨的年际变异性,可通过频率分析的方式实现统计意义上的"年控制",此方法能给出不同频率下的设计降雨量,可避免决策者和公众对城市降雨控制水平的错误估计。