基于Copula函数的输水工程径流丰枯补偿特性研究

文中基于Copula函数构建了大伙房水库输水工程水源区和受水区径流量的二维联合分布模型,以PIII型分布为边缘分布,采用频率分析法对径流进行丰枯划分,对径流组合丰枯遭遇概率进行计算;并复核了工程现状供水水平和设计能力的调水保证率。结果表明:水源区和受水区丰枯组合同步的概率较高,发生调水不利的组合概率较大;通过对调水保证率计算可知,现状供水情况下调水保障率可达到99%,按设计调水能力计算调水保证率为95%,与工程原设计相符。     

汉江干支流径流丰枯遭遇对跨流域调水的影响

引汉济渭工程是缓解关中地区缺水、改善渭河生态的重要措施之一。针对汉江干支流径流的丰枯遭遇规律对工程调水造成的巨大影响,以保障引汉济渭工程供水为目标,建立了调水区可调水量最大的模型,选用Copula函数确定了对跨流域调水影响最大的丰枯遭遇组合的概率,基于实测径流分析确定了不同丰枯遭遇组合情形下的典型年,并采用自迭代优化算法长系列计算分析了不同丰枯遭遇对各典型年调水的影响。结果表明:在56年长系列(1954—2009)计算中,供水保证率为95%,共计有8年调水量大于16亿m~3,其中,1975年调水最大,达到17.74亿m~3,2002年调水最少,为9.41亿m~3。汉江干支流不同丰枯遭遇组合情形下,干支流同枯概率为20.79%,调水量仅为9.41亿m~3,为水库调水量最小值,该组合对引汉济渭跨流域调水的影响最为显著,为最不利情况,应引起足够重视。研究成果对于引汉济渭工程水源区的水库调度和受水区的水资源配置均具有一定的参考价值。     

南水北调西线工程水源区河流与黄河的丰枯遭遇分析

针对目前二维联合分布模型不能同时分析多条河流的丰枯遭遇特性，运用四元Copula连接函数构造了鲜水河、足木足河、绰斯甲河以及黄河上游兰州水文站天然径流系列的四维联合分布，研究了南水北调西线工程水源区河流与受水区黄河上游的丰枯遭遇问题。结果表明，如果不考虑黄河上游兰州水文站丰与水源区河流非全枯的组合，则有利于调水的丰枯遭遇频率为43.8%；如果把兰州水文站丰、水源区河流非全枯的组合考虑进来，有利于调水的丰枯遭遇频率可达77.8%，即调水河流之间能进行补偿调度的概率比较大，这对南水北调西线工程的实施是非常有利的     

引汉济渭工程水源区和受水区丰枯遭遇规律分析

水源区和受水区的丰枯遭遇规律分析对于引汉济渭工程的水资源调配以及调水风险评价具有重要的指导意义。根据华县、黄金峡和三河口的1954—2009年径流量资料,采用Copula函数构建双水源区和受水区的二维联合分布函数,分析水源区和受水区的丰枯遭遇。结果表明:黄金峡以及三河口水源区和受水区的丰枯组合中对调水有利的概率分别为82%和75%,概率相对较高,有利于引汉济渭工程的顺利实施。为引汉济渭工程的水资源调配以及风险分析提供参考依据。     

南水北调西线工程水源区河流与黄河的丰枯遭遇分析

针对目前二维联合分布模型不能同时分析多条河流的丰枯遭遇特性,运用四元Copula连接函数构造了鲜水河、足木足河、绰斯甲河以及黄河上游兰州水文站天然径流系列的四维联合分布,研究了南水北调西线工程水源区河流与受水区黄河上游的丰枯遭遇问题。结果表明,如果不考虑黄河上游兰州水文站丰与水源区河流非全枯的组合,则有利于调水的丰枯遭遇频率为43.8%;如果把兰州水文站丰与水源区河流非全枯的组合考虑进来,有利于调水的丰枯遭遇频率可达77.8%,即调水河流之间能进行补偿调度的概率比较大,这对南水北调西线工程的实施是非常有利的。     

南水北调中线水源区与海河受水区丰枯遭遇研究

基于常用的趋势检验方法,对南水北调中线水源区和海河受水区降水序列进行趋势诊断,据此对其变化趋势进行了识别;基于历史实测和未来气候模式降水数据,通过构建边缘分布模型和Copula联合分布模型,来描述降水序列的独立结构,用于定量评估气候变化对水源区和海河受水区降水丰枯遭遇的影响。研究结果表明:过去55 a水源区和海河受水区降水量呈现为不显著的下降趋势;在气候变化RCP4.5和RCP8.5情景下,水源区与海河受水区降水量的丰枯遭遇概率均呈现为增加的趋势,调水有利组合降水量遭遇概率平均分别增加了3.58%和5.80%;同枯遭遇概率均小于30%,说明工程实施调水的可能性。对气候变化影响下的丰枯遭遇开展研究,可为南水北调中线工程的正常运行和水资源调度提供理论参考。     

引汉济渭工程水源区与受水区丰枯遭遇分析

对于引汉济渭工程来说,其水源区和受水区的丰枯遭遇对工程调度方案的制定有重要影响。利用Copula函数法和统计法对水源区与受水区的降水丰枯遭遇进行统计,为制定调度方案提供参考依据。统计结果的对比分析显示,Copula函数法和统计方法统计结果基本一致,水源区和受水区丰枯组合中对调水有利的概率均大于70%,但在样本序列较短时统计法存在局限性,Copula函数法可以弥补统计方法的不足。计算结果还表明,工程可以保证调水效益的正常发挥。     

南水北调中线水源区与受水区降水丰枯遭遇分析

利用南水北调中线水源区和受水区40余站1954～1998年的降水资料,计算分析了汉江水源区,唐白河、淮河、海河南北受水区降水统计特征及水源区与受水区丰枯遭遇特征.结论为汉江水源区年降水量大于各受水区,水源区降水年内分配较受水区均匀、降水年际变化比受水区小.水源区与各受水区同丰、同枯遭遇概率较小,能正常发挥调水效益的丰枯遭遇概率在67%～82%,从南至北增大,各区连续枯水年时段不多.     

黔中调水工程降雨丰枯遭遇分析

对于黔中调水工程来说,其水源区和受水区的降雨丰枯遭遇问题对工程调水方案的制定有重要的影响。以概率统计分析方法为基础,采用统计法和G-H copula函数对水源区和受水区的降雨进行丰枯遭遇分析。研究结果表明,Copula函数法和统计法计算结果基本一致,水源区和各受水区调水有利概率均在68.7%以上,并且在汛期最大,非汛期最小,为调度方案的制定有一定的参考价值;较高的调水有利概率,有利于保证工程效益的发挥。同时,应充分利用不同受水区之间的丰枯异步性,进行协调相机补水,提高黔中工程的调水效率。     

南水北调中线水源与受水区降水丰枯遭遇分析

利用南水北调中线水源区和受水区40余站1954~1998年的降水资料,计算分析了汉江水源区,唐白河、淮河、海河南北受水区降水统计特征及水源区与受水区丰枯遭遇特征。结论为汉江水源区年降水量大于各受水区,水源区降水年内分配较受水区均匀、降水年际变化比受水区小。水源区与各受水区同丰、同枯遭遇概率较小,能正常发挥调水效益的丰枯遭遇概率在67%~82%,从南至北增大,各区连续枯水年时段不多。     

三峡水库运行对荆江三口分流的影响评估

荆江三口作为连接洞庭湖和荆江的纽带,历来是研究洞庭湖区防洪、航运、水环境变化和水资源利用的关键点。通过建立荆江三口分流模型,将2008—2015年枝城日实测流量和相应的还原流量作为模型输入资料,计算出有、无三峡工程情况下荆江三口的分流量。探讨了三峡水库对荆江三口发流量、分流比、断流情况的影响(此影响为径流调节和河道调整的综合影响),同时分离并探讨了河道调整对荆江三口分流量变化的影响。结果表明:有三峡工程情况下,在径流调节和河道地形调整的综合影响下,汛前消落期荆江三口多年平均分流量和分流比分别增大28.17%,9.59%,断流情况基本无变化;汛期多年平均分流量减少2.11%,分流比增长0.56%,断流情况变化不大;汛末蓄水期多年平均分流量和分流比分别减少33.87%和19.84%,松滋口和太平口断流情况无明显变化,藕池口断流天数增多且断流日期提前;枯水期三口多年平均分流量增大8.60%,多年平均分流比减小2.93%,松滋口和藕池口在有三峡工程情况下每年分别平均少断流30.43,6.80 d,太平口每年平均多断流30.86 d;其中,河道地形调整使汛期荆江三口分流量增加2.73%,汛前消落期、汛末蓄水期、枯水期荆江三口分流量分别减小16.62%,3.10%,18.49%。该结果可为洞庭湖区湖泊干旱情况、水资源利用与保护及三峡水库的运行调度提供研究基础。     

佛山市中心组团桥梁群对河道影响的数值分析

在不同频率流量和阻水程度条件下,采用一维明渠非恒定流网河数学模型,分析规划中的佛山市桥梁群对区间河道洪季行洪、枯季水环境的影响,计算洪季不同频率洪峰流量下规划桥梁群对区间河道行洪洪水位、分流比的影响,枯季时规划桥梁群对区间河道过流量、分流比的影响,结果表明,利用一维网河数学模型计算佛山市中心组团规划桥梁群对区间河道断面平均水位、流量和流速的影响,结果有足够的数值精度,是可信的。     

潼关高程升高及其解决方法

潼关1000m^3/s水位升高并居高不下 的主要原因是近年来黄河汛期来水急剧减少造成的，由于在短期内难以增加来水量，解决问题的方法应该主要集中于降低坝前水位，打开最后两个导流底孔，增加汛期水库8敝泄的时间、减少非汛期蓄水量和解除黄河发生百年一偶洪水时三门峡水库拦洪的任务等，是目前可能实施的一些方法，与汛期巨大的来沙量相比，疏浚的泥沙量相对很小，是难以发生作用的。     

南水北调西线一期工程调水对下游水文情势影响

南水北调西线一期工程从雅砻江、大渡河上游7条河流调水80亿m3,调水河流下游的水文情势将发生变化。根据雅砻江、大渡河现有水文站网收集的水文资料,主要从径流、水位两方面研究西线一期工程调水后对下游河流的影响。参照国际惯例和现行规范标准,将调水对水文情势的影响分为3类研究区。西线一期工程调水对径流影响较大的时段主要为连续枯水年和每年的丰水期,调水使得一类研究区水文过程均一化,小流量常态化。调水对水位的影响主要集中在一类水文情势研究分区的近坝河段。     

安康水库汛期分段控制水位效益研究

根据安康水库汛期入库特点及多年来水库的实际运行情况，通过对该库汛期多种水位控制的计算，比较与分析，提出了安康水库汛期水位控制目标。该目标水位能够用于指导水库实际运行，并可取得可观的水电增发效益。该研究对于同类水库的实际运行也具有一定的指导作用。     

三峡库区消落区库岸治理施工特点及导流度汛方案

为了总结三峡工程正常蓄水运行后,三峡库区消落区库岸治理工程施工特点及导流度汛的规律,在分析三峡水利枢纽调度运行方案、三峡库区消落区概况、三峡库区气象特点和洪水特点的基础上,结合近几年三峡库区消落区库岸治理工程实践,总结出三峡库区消落区库岸治理工程反季节施工、受暴雨和洪水影响大、可施工时间短、施工强度高的特点,提出利用库区低水位时段施工,不设围堰导流,库水位上涨时及时撤离的度汛方案,为三峡库区消落区库岸治理提供参考。     

不同补偿调度方式下三峡水库分期汛限水位控制

在径流统计分析的基础上,确定三峡水库汛期分期,并分别研究了两种防洪补偿调度方式下的各分期汛限水位。初步分析结果认为,在满足原设计防洪安全要求的前提下,对荆江河段防洪补偿的调度方式,则三峡水库汛期汛前期汛限水位155 m,主汛期汛限水位维持145 m不变,汛末期水库运行水位为155 m;对兼顾城陵矶地区防洪补偿的调度方式,则汛前期汛限水位151 m,主汛期汛限水位维持145 m不变,汛末期汛限水位为147 m。这样的分期控制汛限水位不仅可以满足防洪要求,而且可以提高洪水资源的利用率。     

河网地区水环境引水调控及其效果预测

以中山市为例,采取引水调控措施改善该市河涌水环境,结合河网地区水利设施,建立水量水质联合调控模型,通过二级联解方法,模拟引水调控实施效果。结果表明:在枯水期实施引水调控36h、汛期实施引水调控12h后,该市河涌水质能达到水功能区的水质目标。引水调控措施增加河涌水动力、提高水环境容量,可有效改善河涌水环境。     

不同水文条件下通州沙河段沿程分流分沙特征

通州沙河段受径流与潮流双重作用,江中沙洲、暗滩交替分布,江心洲滩冲淤演变剧烈,航道边界条件不稳定。通过三维水沙数学模型对天然河段洪、枯季水流条件的沿程分流、分沙比及滩槽过渡断面的水沙交换特征进行分析。结果表明,通州沙东水道是主要的涨落潮通道,落潮时上游分流比约90%,往下游分流比逐渐减小至75%左右;涨潮时东水道下游分流比约70%,上游段受西水道漫滩流影响东水道分流比增至85%~90%。洪、枯季落潮期间通州沙东水道的分沙比较对应的分流比有所增加,洪季涨潮期间通州沙东水道的分沙比较对应的分流比有所减小,枯季时变化相对不明显。通州沙下段左缘水流交换和悬沙交换的格局相同,均以槽向滩为主,狼山沙右缘水沙交换通量较小。     

吉沙水电站首部枢纽施工导流设计

吉沙水电站首部枢纽施工导流采用一次拦断河流,枯水期围堰挡水、导流隧洞泄流,汛期已建坝体挡水度汛、导流隧洞和冲沙底孔联合泄流的导流方式。导流洞于2005年1月底通水,至2007年6月永久堵头封堵,运行情况良好。