基于模糊集合分析法与圆形分布法的水库汛期分期研究

为研究水库汛期分期基本原则,以构皮滩水库控制流域洪水为例,分别采用模糊集合分析法和圆形分布法研究了水库汛期分期问题。模糊集合分析法确定的主汛期为6月28日～8月7日;圆形分布法确定的主汛期不考虑洪水量级为6月2日～8月12日,考虑洪水量级为6月4日～8月5日;后者考虑了个别出现时间较早洪水,偏保守,且洪水取样时段对主汛期划分影响较小,洪水取样量级对主汛期划分有一定影响。水库入汛判断标准宜以模糊集合分析法为基础,汛期分期宜以圆形分布法为准。     

汛期分期定量分析方法在汤河水库中的应用研究

针对水库汛期具有确定性、随机性、过渡性的变化特征,结合汤河水库汛期洪水变化规律,在分析数理统计法、模糊集合分析法、层次聚类法的基本原理及各自优缺点的基础上,分别应用3种方法研究了汤河水库汛期分期规律.综合考虑3种方法分析结果及该水库原有汛期分期方案,确定汤河水库优化汛期分期方案为:6月1日～7月20日为前汛期;7月21日～8月20日为主汛期;8月21日～9月10日为后汛期.     

汾河流域降水量时空分布变化对汛期的影响

合理地确定汛期是进行水库洪水调度的前提,对于流域、水库防洪及水资源的合理应用等具有重大意义。基于1957~2014年汾河流域13个气象站降水量资料,采用Mann-Kendall检验方法、Cramer法、Yamamoto法及Pettitt法检测突变点,以此突变点为分界线,采用扫描式滑动t值法研究突变年前后汛期的起止时间,采用PCA-Fisher最优分割法研究气候突变年前后汾河流域汛期分期的变化。结果表明,汾河流域降水量突变发生在1982年,汾河流域降水量突变年后多年平均降水量明显减少。在汾河流域降水量减少的同时,流域内降水量的年际分配越不均匀,突变年后各年内汛期起止时间波动幅度上升,从而导致流域内汛期提前并延长。     

基于设计洪水过程线法的百色水库汛限水位动态控制

为提高百色水库对洪水的调节作用和洪水资源化利用效益,对百色水库进行分期汛限水位动态控制。先对百色水库进行汛期分期,计算各分期设计洪水;然后,采用老口水库与百色水库洪水同频、区间洪水按实际典型组成分配及老口水库与区间洪水同频、百色水库洪水按实际典型组成分配两种工况,分析了主汛期、汛末期南宁市洪水地区组成;最后,针对百色水库主汛期和汛末期不同汛限水位,对百色、老口水库进行联合洪水调度,得到百色水库主汛期汛限水位调整域为214~215 m;汛末期汛限水位调整域为214~223 m。由此可知,对百色水库进行汛限水位动态控制可提高洪水资源化利用效益。     

基于分形理论的华南山区大型水利枢纽洪水分期研究

洪水分期是流域水文要素形态随时间变化规律的关键指标,在防洪管理及水利工程运行调度中发挥重要作用。分形理论是现代非线性科学的一个重要分支,是对具有自相似特性几何空间数据的重要分析工具和手段。为此,运用分形理论分析了华南山区典型大型水利工程——乐昌峡枢纽所在流域水文时间序列特征,研究了该流域水文序列的季节变异规律,并与传统方法得到的分期结果进行比较。结果表明,乐昌峡枢纽前汛期为3月1日～4月10日,主汛期为4月11日～6月30日,后汛期为7月1日～9月30日,与传统方法分期结果基本一致,且结果更加客观。     

棉花滩水库分期设计洪水的研究及应用

结合棉花滩水库汛期洪水的变化规律,在分析年最大值法和分期设计洪水各自优缺点的基础上,采用成因分析法、变点分析法、数理统计法研究了棉花滩水库汛期的分期规律,并采用分期频率组合方法研究年最大值法频率分析计算结果与分期年最大值法的量化关系。结果表明,三种方法确定的棉花滩水库汛期分期是一致的,即5～6月为主讯期,7～8月为次讯期。     

基于Copula函数的水库汛期分期设计

鉴于水库汛期分期设计是充分利用水库洪水资源的重要手段,以红枫水库为例,在实测系列洪水中加入历史特大洪水,采用超定量方法取样,用混合Von Mises分布拟合洪水发生时间,建立了基于二维Frank Copula函数的洪水发生时间与量级的联合分布,推求分期设计洪水,进而进行了调洪计算,确定了水库汛期分期方式为汛前期(5月1日~5月31日)、主汛期(6月1日~7月31日)、汛末期(8月1日~9月30日),并在满足防洪标准的前提下,确定了各分期汛限水位分别为1 239.1、1 236.5、1 239.6m。     

基于FAHP-Fisher的最优分割法在汛期分期中的应用

针对传统汛期分期方法主观性较强的问题,提出以基于FAHP-Fisher的最优分割法进行汛期分期。并以张家庄水库流域为例,利用各月降雨径流的相关系数进行Fisher分割,定量确定汛期和非汛期;然后选取能够反映汛期水库流域洪水特征的旬降雨量、旬最大1日雨量、旬最大3日雨量及暴雨天数4项指标,采用FAHP法确定其权重系数;再利用Fisher对汛期进行详细划分。将分期结果与水库现行的分期方案进行对比并对该区域的气候成因进行分析,结果表明基于FAHP-Fisher的最优分割法应用结果可信,且适用性较强。     

基于RVA法分析水库及支流入汇对黔江中游水文情势影响

以黔江中游为例,利用M-K及滑动T检验法得到受龙滩-柳江联合影响下黔江中游径流、柳江入汇流量突变点为2009年,确定仅受柳江入汇、龙滩水库影响下及受龙滩-柳江联合影响下黔江中游突变前后序列,基于RVA法得到三种序列情况下描述黔江水文情势特征的水文改变指标。结果表明,黔江中游水文情势在2009年发生了高度变化,是受龙滩水库调度蓄丰补枯的调节作用及支流柳江汇入的影响;柳江入汇流量与黔江中游水文情势变化程度呈反比关系,变异后因支流入汇缓解龙滩修建及运行后下游剧烈的径流演变,维持河道原有的形态功能,减轻了对黔江中游生态环境的影响。     

水库调度对不同降雨类型下径流的影响分析

针对研究水库调度对径流的影响并未考虑年内降雨特性的问题,选取碧流河流域为研究对象,采用模糊聚类法对1984～2005年年降雨序列进行聚类分析,建立水库径流情势影响评价指标,研究不同时间分布类型降雨条件下水库调度对径流特性的影响.结果表明,不同降雨类型下水库调度对径流特性的影响不同,年降雨量越小、年内分布越分散、降雨过程线越平缓,其影响程度越大.     

三峡水库下游水沙情势变化及影响因素分析

为定量评价三峡水库下游水沙情势变化并分析其影响因素,采用基尼系数分析了宜昌站1952～2016年径流量与输沙量年内分配均匀度,运用Mann-Kendall非参数检验、滑动T、累积距平法确定了水沙年内分配均匀度的变化趋势及其突变年份,进一步将水文要素划分为汛期(6～10月)与非汛期(11月～次年5月),并采用累计量斜率变...     

滹沱河流域汛期气温、降雨及径流变化特征分析

分析汛期水文气象等要素的变化特征对认识流域水资源演变规律非常重要。选取滹沱河流域1958~2004年的水文气象数据,采用线性趋势回归检验法、滑动秩和法及Morlet小波分析法分别对汛期水文气象要素序列的趋势、突变及周期性进行分析,并基于Surfer 9软件分析了降雨变异前后空间分布的变化情况。结果表明,滹沱河流域汛期月平均气温呈升高趋势,而降雨及洪量则呈下降趋势;气温、降雨和洪量序列均存在突变现象,变异点大致出现在1980年前后;变异后流域平均降雨量明显减少,且变异前后降雨空间分布也存在明显差异,变异前降雨在流域空间上更为集中,更易形成洪水过程,变异后滹沱河流域洪涝灾害发生可能性有所降低。     

东江流域降水时空变化及其与ENSO事件的响应关系

为了解东江流域降水的时空变化特征,揭示气候变化对流域降水变化的驱动关系,采用去趋势预置白Mann-Kendall检验、直线回归滑动平均、交叉小波等方法分析了东江流域1959~2018年降水时空特征,并揭示其与ENSO事件的响应关系。结果表明,东江流域近60年来降水以-4.29mm/10a的幅度缓慢减少,年内分布不均,属夏季降水最多,占年降水总量44%;各季节降水变化不一,春、秋两季在缓慢减少,夏、冬两季则在缓慢增加。汛期降水占年总量79%,以-10.6mm/10a的幅度减少;非汛期降水以6.1mm/10a幅度增加。空间上降水地域差异性明显,汛期降水与年际降水呈现由中游向上游、下游逐渐递减的分布;非汛期降水则呈现由上游向下游递减的带状分布;降水与ENSO事件响应关系显著,主要表现在1970年代2~4年周期与1990年代后期3~6年周期尺度上,表明气候变化是目前降水变化的主要驱动因子。     

淮河流域主汛期降水演变规律研究

基于淮河流域1953～2007年主汛期(6～8月)的降水量资料,分析了流域内淮河水系和沂沭泗水系主汛期降水量的趋势性、突变性和周期性变化规律。结果表明,两水系6～8月的总降雨均呈减少趋势,但淮河水系6月呈增加趋势,沂沭泗水系6、8月无显著变化;两水系主汛期的降水过程并非是一个完全独立的随机过程,除淮河水系7月表现为负持续性外,两水系其他各月均表现为正持续性;淮河水系6月、沂沭泗水系7月降水量发生显著性突变,但两者的突变性质相反,突变后淮河水系6月的降水量增加了24%,而沂沭泗水系7月降水量减少了19%;淮河水系和沂沭泗水系主汛期均具有8年的主周期,淮河水系主汛期各月的丰枯交替频率较沂沭泗水系高,但淮河水系各月的周期性变化与整个汛期周期性变化规律的一致性较差,而沂沭泗水系较好。     

基于模糊统计法的浙江省洪水分期过渡期及其空间分布规律

鉴于确定洪水分期过渡期在水库实际调度中的重要意义,针对浙江省洪水分期的主要特点,基于浙江省9个代表性雨量站1961~2010年降水资料,应用模糊统计法确定了各雨量站洪水分期过渡期,进而分析了全省分期过渡期的空间分布规律。结果表明,浙西、浙南地区率先进入汛前过渡期,浙中及杭嘉湖平原地区进入汛前过渡期的时间最晚;率先进入汛后过渡期的同样是浙西、浙南地区,其次是浙中及杭嘉湖平原地区,最后进入汛后过渡期的是浙东沿海区;浙西和浙中地区汛前过渡期持续时间较短,而其他地区稍长;浙东沿海区汛后过渡期持续时间较短,其次为浙中地区,而浙西地区最长。     

三峡水库香溪河库湾水温结构及其对水动力影响的数值模拟

利用Delft3D数值模拟软件,建立三峡水库香溪河库湾z坐标系下三维水动力-水温耦合数学模型,根据2009年实测资料,通过数值模拟分析了库湾在各月的垂向和水平温度分布特征,研究了水温结构对库湾水动力的影响。结果表明,香溪河上游在枯水期垂向水温存在弱分层现象;而库湾水体在4~5月和汛期(6~8月),在距离河口18~30km范围内始终保持稳定分层,但在蓄水期(9~10月)和枯水期(11月~次年2月)仅在库湾底部存在水温分层,并给出了香溪河库湾及河口全年分层异向流动的演变过程,研究结果可为香溪河库湾水生态环境保护提供参考。     

汛期分期分析方法在佛子岭水库群的应用研究

针对暴雨洪水季节性变化规律的复杂性,以佛子岭水库群汛期为例,采用成因分析法、数理统计法、分形分析法、系统聚类法及圆形分布法定性定量分析了水库控制流域的汛期分期规律,并分析对比各种方法,从而获得了适用于佛子岭水库群的汛期分期优化方案。     

沂沭泗流域降水变化特征分析

分析区域降水变化特征可为区域水资源可持续开发利用提供科学依据、为防汛抗旱提供科技支撑。以沂沭泗流域为例,利用1960~2011年日降水资料和Mann-Kendall趋势检验法研究了该流域降水变化特征。结果表明,该流域降水量主要集中在汛期;20世纪70~90年代降水量相对较少,其他时期相对较多;降水量、有效降水特征量和极端降水特征量均具有减少的趋势,其中降水频率和年最大连续有效降水日数减少趋势显著。