一种新的洪水过程随机模拟方法研究

洪水随机模拟是防洪安全设计的新途径。利用Gumbel-Hougaard Copula构造边缘分布为PⅢ型分布的两变量联合分布,用以描述洪峰和洪量。根据该联合分布进行随机抽样同时模拟洪峰和洪量系列并转化成洪水过程线,从而建立一种新的洪水过程随机模拟方法。该方法用峰量联合分布代替单独的洪峰和洪量的分布,能够考虑洪峰和洪量之间的相关性,克服了分离处理峰、量的缺点。与现有的洪水随机模拟模型相比,如季节性一阶自回归模型和典型解集模型,文中提出的模型所模拟的洪峰和洪量统计特征的相对平均偏差和相对均方误差等指标均较优,能够更好地保持实测系列洪峰和洪量的统计特征。     

气温和降水序列的长期预测研究

以均值生成函数和双评分准则为基础，建立了正交筛选预测模型，模拟预测气温和降水序列的自然变化规律．武汉和宜昌两站的应用结果表明，模型的拟合精度高，把预测结果同ＧＣＡ模型的输出进行叠加，得到未来气候的变化情形，作为研究气候变化对水文水资源影响和适应对策的依据．     

金沙江下游梯级水库发电出力区间优化研究

传统的水库调度单点最优决策常基于动态规划系列算法求解,据此改进得到的区间近优决策虽然提高了调度灵活性,但是受限于径流多样性与目标维度。采用随机径流模拟器扩展径流输入,构建梯级水库发电联合调度模型并结合“参数-模拟-优化”框架,对累积目标（多年平均发电量）、最值目标（最小出力）和阈值目标（出力保证率）进行稳健性优化,应用于金沙江下游梯级水库并探讨多个方案下的优化发电出力区间。结果表明：虽同为发电效益,最小出力目标与多年平均发电量、出力保证率目标依旧存在相互制约的关系;基于maximin指标优化可以提高最值目标的稳健性;折中方案在权衡多个目标的基础上可增加多年平均发电量93.2亿kW·h(+4.96%),采用20%～80%分位数归纳折中方案的坝上水位柔性决策区间,可指导金沙江下游梯级水库发电联合调度运行。     

VIC模型在流域径流模拟中的应用

为了进一步加深对流域径流形成机理的认识,将VIC模型的径流模拟理论与方法应用在栾川、王瑶和尚义3个半干旱半湿润区流域,研究和探讨了径流模拟结果。结果表明．①模型考虑了入渗、蒸发、土壤湿度、径流产生在计算区域内的变化;②从径流模拟的结果可以看出来,对于越靠近湿润地区的流域,并不是模型越复杂模拟精度越高,而是模型越简单往往有比较高的径流模拟精度;而对于半干旱地区的流域,考虑超渗机理的模型模拟精度要比不考虑超渗机理的模型模拟精度高,但混合机制的VIC模型计算过程比较复杂;③对考虑了两种产流机制的VIC模型以及兼容模型的研究,有助于进一步认识流域上的径流形成过程,尤其对于半干旱半湿润流域上的径流形成过程。     

极端水文事件对气候变化的热力学响应研究进展与评价

全球变暖影响了气圈、水圈、地圈与生物圈的生物地球化学循环过程,改变了气候系统的热力和动力环境,对降水、蒸散、大气湿度、土壤墒情、陆地水储量等气象水文要素产生显著影响,热浪、暴雨、洪水、干旱等极端气候灾害频发,严重威胁人类社会和生态系统的可持续发展。近年来,部分学者尝试从大气热力学角度探讨极端水文事件演变的物理成因,为阐明全球和区域水循环变化机理提供了新途径。本文综述极端降水、洪水和干旱对气候变化热力学响应的基础理论与技术方法,重点回顾国内外近年来取得的研究进展,并展望未来的研究重点和方向,为应对气候变化和防灾减灾提供理论支撑。     

华西秋雨与梅雨对三峡水库蓄水调度影响分析

长江中下游梅雨和上游华西秋雨分别发生于三峡水库主汛期前、后两个时期，是判断洪水遭遇与蓄水时机的重要依据。分析了梅雨和秋雨的时空分布特征、三峡水库7 d和15 d洪量系列的汛期分期及其对汛末蓄水的影响。结果表明：长江中下游梅雨发生在三峡水库主汛期前，长江上游华西秋雨最早8月21日开始；梅雨最晚8月8日结束，出梅后，长江中下游防洪压力减轻，三峡水库可提前释放城陵矶防洪库容；三峡水库8月29日进入后汛期，洪水量级适中，可考虑提前蓄水以充分利用秋汛洪水资源。综合梅雨、秋雨和三峡汛期分期的关键时间节点，在确保防洪安全的前提下，建议三峡水库自8月8日起实行汛期运行水位动态控制和提前蓄水调度。     

考虑分级防洪目标的梯级水库汛控水位调度模型及应用

围绕中小洪水减压、大洪水保安和特大洪水降损等防洪目标，构建了面向分级防洪目标的梯级水库汛控水位优化调度模型，针对不同频率设计洪水，基于“模拟-优化”框架，采用仿生进化算法对调度模型进行了高效求解，并利用熵权法对调度方案进行了多目标评价，比选了梯级水库汛控水位方案。以金沙江中下游6个梯级水库和三峡水库组成的梯级水库为研究对象，研究结果表明：相比原汛限水位方案，在不降低原防洪标准的前提下，选定的方案可使梯级水库水位抬高0.36～6.22 m,发电量增加6.28亿～19.26亿kW·h,增幅为1.18%～4.27%,经济效益显著，可为梯级水库汛控水位的规划设计提供技术支撑。     

考虑水文改变生态指标的丹江口水库多目标优化调度

对水文改变指标进行分类、筛选并赋权,构建流量等级和流量波动 2 个生态指标;使用高斯径向基函数拟合 水库调度规则,以供水量、发电量和水文改变生态指标为目标函数,在丹江口水库开展多目标优化调度研究;分析 供水、发电与生态效益各指标间的竞争关系,寻求社会经济和生态效益均较佳的调度方案,论证生态流量的合理 性。结果表明：丹江口水库调度的供水、发电和生态效益之间存在目标冲突;同时考虑供水、发电、流量等级、流 量波动 4 个目标的推荐方案,可在确保防洪安全并维持供水和发电量不变的前提下,保证流量等级和流量波动水 文改变生态指标与天然状态相近;推荐方案尽可能达到适宜生态流量,满足了汉江中下游水生物自然繁衍需求。 研究成果可为丹江口水库优化调度以及汉江中下游水生态环境保护提供参考。