珠江三角洲水文水动力耦合模型研究

粤港澳大湾区国家战略的实施对珠江三角洲河网区防洪保安提出了更高的要求。珠江三角洲地区除受本地暴雨影响外,上游受西、北、东江干流洪水威胁,下游受台风暴潮影响,洪涝灾害成因复杂,急需对珠江三角洲的洪涝特性进行深入研究,而数学模型是最为经济便捷的研究方式。水文水动力耦合模型是当前的研究热点,在珠江三角洲地区,水文水动力耦合模型大范围、跨区域的应用仍是空白。以珠江三角洲为研究区域,以具有三角洲洪涝特色的前山河流域中珠联围为重点研究区域,采用紧密耦合的方式,构建珠江三角洲水文水动力耦合模型。将研究区域的水动力模型与重点研究区域的水文模型耦合,采用2020年6月和2008年6月的实测水文资料进行了率定与验证计算。计算结果表明：模型计算值与实测值吻合较好,满足精度要求,可投入使用。本研究可为大湾区防洪保安研究及相关业务奠定技术基础,为国家战略的顺利实施提供保障。     

基于Landsat的粤港澳大湾区水面率演变分析

适宜的城市水面率对改善城市地区生态质量和提高城市生活空间质量具有至关重要的作用。借助RS与GIS技术,以免费开放的光学遥感数据Landsat影像作为数据源,利用水体指数NDWI和植被指数NDVI构建自动水体判别模型,以此开展粤港澳大湾区核心城市近20年来水面率演变分析。结果分析表明,近20年来,粤港澳大湾区水域面积共减少了136 km²,水面率从4.48%减少到4.22%;粤港澳大湾区各城市中,水域面积减少最多的城市为江门市,水域面积减少44.20 km²,水面率从6.10%减少到5.62%,其次是佛山市,水域面积减少32.34 km²,水面率从13.17%减少到12.32%;澳门、香港、惠州、肇庆水域面积减少不超过10 km²;广州、深圳水域面积减少不超过20 km²。对粤港澳大湾区土地利用类型做转移矩阵分析,得出水域面积减少的主要原因是建筑用地的增加侵占了原有的水域范围。研究成果可为粤港澳大湾区城市群水资源合理利用和水生态建设工作提供理论和方法支持,同时对推进粤港澳大湾区生...     

一维水动力数学模型在长洲汛末蓄水中的应用

科学选定水库预泄时间与预泄时机是成功开展水库汛末提前蓄水调度实践所必需的关键技术和决策基础。对于河道型水库,由于库区水位消落相比坝前水位明显滞后,必须予以充分考虑,避免预泄不及时造成库区淹没损失或增大下游防洪风险。以西江干流长洲水利枢纽为研究对象,基于实测大断面资料建立长洲库区一维水动力学模型开展汛末蓄水研究,模型参数率定和验证均采用实测洪水资料进行。根据计算结果分析得出,当长洲3 d入库流量预报值大于11 800 m³/s,且预测水情继续上涨时,水库须预泄至18.6 m;坝前水位从19.6、20.1、20.6 m预泄至18.6 m需要的预泄时间分别为2.6、3.2、3.7 d,库区水位相比坝前水位降落时间滞后1.3～2.3 d。研究为长洲水利枢纽开展汛末优化蓄水提供有益的技术参考,也可为河道型水库确定预泄时机和预泄时间提供科学依据。     

基于多模型集合方法的北江流域月径流预报研究

准确的月径流预报对于水资源优化配置、流域防汛抗旱、开展水量调度、水库群发电优化等具有十分重要的作用。当前工作中常用的月径流预报方法主要有水量平衡模型、数理统计模型、人工神经网络等。研究表明,任何单个模型在月径流预报问题上都无法始终具有最佳预报效果,多模型集合方法为消除模型不确定性、提高月径流预报精度提供了有效途径。以北江流域坪石站、犁市站、横石站和石角站为研究对象,分析对比了季节性自回归模型、两参数月水量平衡模型、人工神经网络的应用效果,并基于BMA(Bayesian Model Averaging)法获取上述站点的多模型集合方案,研究结果表明多模型集合月径流预报的精度相比单模型具有明显提升,不仅具有更高的确定性系数DC(Determination Coefficient),还能有效降低水量误差MAPE(Mean Absolute Percentage Error),能够为流域调度决策提供更好的支持。     

水库洪水概率预报和汛期运行水位动态控制

降水和洪水预报对水库防洪兴利综合调度至关重要。开展中长期降雨预报和洪水概率预报,不仅可延长预见期,还可考虑不确定性并提高预报精度。介绍了水库洪水概率预报和水库汛期运行水位动态控制,显著地提高了洪水资源利用率。建议进一步开展降雨洪水概率预报、水库汛限水位专题研究和应用,提高我国水库的科学管理水平。     

三峡水库运行期设计洪水及汛控水位初探

考虑长江上游水库群调蓄对三峡水库设计洪水的影响,采用最可能组成法和典型年法推求干支流控制站洪水的地区组成,构建多输入单输出(MISO)系统模型模拟向家坝至三峡水库未控区间的洪水过程,研究探讨三峡水库运行期设计洪水及汛期防洪控制水位(汛控水位)。结果表明:长江上游干支流梯级水库的调蓄作用对三峡水库设计洪水影响显著;三峡运行期千年一遇设计洪峰流量为81 136 m3/s,3、7、15和30 d洪量分别为188.2、386.3、727.4和1320.9亿m3,相比建设期设计值分别削减了18.2%、23.8%、20.6%、20.2%和16.9%;在不降低防洪标准的前提下,三峡水库运行期汛控水位(155 m)比建设期汛限水位(145 m)抬高了10 m,这不仅有利于库区航运、维护库岸稳定、保护消落区生态环境,还可增发电量、减少蓄水期对洞庭湖和鄱阳湖的影响,经济社会和生态环境效益巨大。     

贝叶斯概率水文预报研究进展与展望

水文预报不可避免地存在着输入、水文模型参数和结构等不确定性,导致预报结果也具有不确定性。因此,定量估计水文预报的不确定性,实现概率水文预报,不仅可得到比确定性预报更高的精度,而且还能为决策者提供更丰富的预报信息。本文根据不确定性来源的不同,从输入资料、模型结构、模型参数和综合不确定性等方面,详细综述了贝叶斯水文概率预报的研究进展,归纳了精度评定指标和效果检验方法,并展望了贝叶斯概率水文预报未来的研究重点和方向:(1)科学有效地解释、沟通和传播水文预报不确定性信息和概率水文预报产品;(2)建立水文集合概率预报框架,估计并降低水文预报的总不确定性;(3)开展考虑预报变量时空相关性的贝叶斯概率水文预报研究;(4)深入推动概率水文预报信息在风险决策中的应用。     

基于防洪联合调度模型的潖江蓄滞洪区布局优化研究

蓄滞洪区对于流域防洪减灾具有不可替代的作用，现状潖江蓄滞洪区安全布局和安全设施建设短板依然突出，导致防洪运用存在启用决策困难、运用损失较大等问题，制约了防洪运用效果。为此，结合潖江蓄滞洪区各堤围防洪能力及区内社会经济情况提出布局优化方案，构建飞来峡水库-潖江蓄滞洪区防洪联合调度模型对优化前后布局方案的防洪效果开展分析计算，综合分析比较得出推荐的蓄滞洪区优化布局方案。计算结果表明：将白沙塘围与官路唇围增设为安全区可减少耕地淹没163.2 hm²,减少洪水风险人数3 002人，在有效降低潖江蓄滞洪区启用损失的同时基本不增大防洪风险。研究成果可为蓄滞洪区开展布局优化提供方法技术参考。