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。     

中国洪水预报系统中动态考虑雨量站列表与权重研究

中国洪水预报系统功能完善、架构完整,但在雨量站及其流程控制上仍可进一步完善。为此,分析了雨量站变迁给洪水预报带来的影响,并给出了两套解决方案,最佳方案用于修改系统,即基于流域特征按照泰森多边形法动态确定雨量站列表和权重;临时解决方案,即剔除哑站后将权重同倍比放大。实例应用结果表明,改进的雨量站数据控制流程有助于改善预报方案。研究结果对提高中洪系统的应用效果及相关系统的设计研发等具有重要意义。     

对龙羊峡水库实施动态汛限水位的思考

在对黄河上游龙羊峡以上流域产汇流特性和洪水规律分析的基础上,结合水文预报开展情况,论述了三方面的内容:分期划分汛限水位;利用洪水规律,提高汛后期洪水落水段汛限水位;充分利用多年调节水库较大的调节库容,处理好小概率洪水与常见洪水的防洪问题。尤其是第三个问题,应引起重视。结果表明,在龙羊峡水库实施动态汛限水位是可行的,实施动态汛限水位在水资源短缺的黄河流域显得更为重要。     

不同调度方案对东苕溪流域水文特征的影响

东苕溪流域是太湖流域的重要组成部分,其洪水防御关系到杭州市及杭嘉湖平原的防洪安全。为分析东苕溪流域干流上防洪工程不同调度方案对流域水文特征的影响,基于东苕溪流域的地形特点,提出在东苕溪流域不同区域分别采用水文学模型和水动力学模型进行洪水演进的预报方法。根据2008~2011年数据资料,通过率定与验证确定了各水文水动力模型参数,并设定各种组合条件分析获得了水库分洪组合、降雨组合、分洪等工况下瓶窑站、北湖闸前的水位过程,为东苕溪流域防洪及各工程调度方案制定提供了参考依据。     

宝珠寺洪水预报方案的研制

基于河段开发的需要,过去曾有一些同志对宝珠寺的洪水预报方案进行许多探索.本次我们总结了过去工作的经验教训,采用了以雨量站控制面积划分单元的分单元计算办法,解决了预报精度问题.经检验.历次大洪水(峰大于6000m~3/s)全部合格;一般洪水的合格率也可以达到90%以上.考虑该地区的资料条件,应说是满意的.     

设计洪水和防洪设计标准

设计洪水是为防洪等工程设计而拟定的、符合指定防洪设计标准的、当地可能出现的洪水,即防洪规划和防洪工程预计设防的最大洪水。设计洪水的内容包括设计洪峰、不同时段的设计洪量、设计洪水过程线、设计洪水的地区组成和分期设计洪水等。可根据工程特点和设计要求计算其全部或部分内容。     

Fisher最优分割法在李仙江流域汛期分期中的应用

针对目前常用的汛期分期方法存在的主观性强、考虑因素单一和分期结果不确定等问题,提出利用Fisher最优分割法进行汛期分期。基于Fisher最优分割法的基本原理和应用步骤,以李仙江流域为例,选择反映汛期暴雨洪水特性的5个指标,将该流域的汛期划分成了4个分期,即前汛期为6月1日~6月30日,主汛期为7月1日~9月10日,过渡期为9月11日~10月31日,后汛期为11月1日~11月30日,并将Fisher最优分割法的汛期分期结果与数理统计法以及模糊集合分析法两种常用的汛期分期方法的分期结果进行比较。结果表明,Fisher最优分割法的分期结果不仅合理可信,而且相对于常用的汛期分期方法具有一定的优越性。     

石梁河水库分期汛限水位研究

洪水资源利用是缓解缺水地区水资源紧张的一个有效途径,大中型水库在利用洪水资源时,一般需要对汛期限制水位进行调整。以江苏省连云港市石梁河水库为例,根据其防洪调度方式及判别条件,结合水库的具体情况统筹考虑与水库调洪有关的各种因素,基于水库现状汛期分期,推求水库各分期的设计洪水,然后通过调洪演算确定石梁河水库各分期的汛限水位,并对水库实施分期汛限水位后的效益进行了分析计算。结果表明,石梁河水库采取分期汛限水位后,在几乎不增加额外成本的情况下,年均增加蓄水量11 125×104 m3,水库的洪水资源利用效益得到了显著提高。     

吉林省近60年降水量时空演化特征分析

为准确分析吉林省1951~2011年近60年年降水量时空演化特征,基于8个雨量站年降水量数据,采用一元线性回归分析法、预置白Mann-Kendall法(PW-MK法)进行趋势特征分析,结合预置白Mann-Kendall法和滑动t检验法进行突变特征检测,并采用Morlet小波进行周期特征识别。结果表明,1951~2011年吉林省各站年降水量均呈减少趋势,年降水量多年平均值在三大地貌单元上自西向东呈增加趋势,其与雨量站高程存在较强的正相关关系,且年降水量自东向西减少趋势越来越显著,其中西部和中部呈显著性减少趋势,东部呈不显著减少趋势;吉林省西部和中部降水突变年份在1998年前后,东部突变年份在1975年前后;吉林省各站均存在5、10年左右的主周期,其中,西部和中部还存在15、20年左右的主周期,东部还存在15、28年左右的主周期。     

黑龙江省降水及旱涝时空演变特征

为全面了解黑龙江省降水和旱涝变化规律,基于黑龙江省1965~2014年30个气象站的逐月降水资料,采用Z指数、累积距平法、反距离权重法等方法,分析了近50年来降水和旱涝时空演变特征。结果表明,黑龙江省近50年来降水呈显著增加趋势,降水倾向率为9mm/10a,降水呈减少-增加-减少-增加的周期性变化特征,平均变化周期为13年;降水在空间分布上呈东部和西部较少、中间较多的空间分布格局,从东西两边向中间表现出明显的条带状分布特征;旱涝变化在时程上呈旱-涝-旱-涝交替发生的规律;黑龙江省发生大涝与极涝和大旱与极旱的频率分别为1.2~2.2、1.0~2.2次/10a,尽管大涝与极涝发生的频率比大旱与极旱发生的频率大,但其影响范围小于大旱与极旱造成的影响范围。     

黑龙江省降水及旱涝时空演变特征

为全面了解黑龙江省降水和旱涝变化规律,基于黑龙江省1965~2014年30个气象站的逐月降水资料,采用Z指数、累积距平法、反距离权重法等方法,分析了近50年来降水和旱涝时空演变特征。结果表明,黑龙江省近50年来降水呈显著增加趋势,降水倾向率为9 mm/10a,降水呈减少-增加-减少-增加的周期性变化特征,平均变化周期为13 a;降水在空间分布上呈东部和西部较少、中间较多的空间分布格局,从东西两边向中间表现出明显的条带状分布特征;旱涝变化在时程上呈旱-涝-旱-涝交替发生的规律;黑龙江省发生大涝与极涝和大旱与极旱的频率分别为1.2~2.2、1.0~2.2次/10a,尽管大涝与极涝发生的频率比大旱与极旱发生的频率大,但其影响范围小于大旱与极旱造成的影响范围。     

江苏省水稻灌溉需水量空间分布规律研究

水稻灌溉需水量的时空分布是科学制定不同地区灌水定额和灌溉管理策略的主要依据。基于江苏省13个气象站及周边省市4个气象站近50年逐日的气象资料,采用FAO推荐的Penman-Monteith方法,计算了水稻全生育期内的灌溉需水量,并利用GIS的空间分析功能,通过反距离权重插值法得到水稻灌溉需水量空间分布图。结果表明,江苏省水稻灌溉需水量空间差异悬殊,多年平均值介于223.4~669.7mm/季,总体表现为由南至北、由东至西递增的分布格局。     

甘肃省气象干旱的多尺度时空变化综合分析

为给甘肃省抗旱减灾提供理论和决策依据,选取甘肃省境内的52个气象台站1951~2010年的月降水数据,基于标准化降水指数（SPI）,采用干旱强度分析、干旱频率分析及小波分析等方法对不同时间尺度的气象干旱强度、频率、空间分布、周期分析等时空变化特征进行了研究。结果表明,不同时间尺度的SPI对干旱表征效果有差异;干旱频率和强度呈规律性的时空变化,年代际变化呈现大旱大涝的特征;中旱以上频率分布在26%~60%之间,极端干旱以上频率分布在2.01%~18.00%之间;雨季和旱季干旱强度均呈现下降趋势;干旱以13年为主周期变化;全省旱情分布呈现出从西北地区向东南地区逐渐减弱的趋势,局部湿润地区有变旱的趋势。     

基于修正Z指数的黑龙江省旱涝时空特性分析

为研究黑龙江省旱涝时空特点,采用三种旱涝指标分析了黑龙江省23个气象站点1960~2015年逐日降水观测资料,并确定Z指数为单站旱涝指标;依据黑龙江省实际情况对Z指数界限值进行修订,并在此基础上分析了黑龙江省近56年旱涝时空特性,之后利用经验正交函数（EOF）进一步分析了黑龙江省旱涝分布空间特征。结果表明,时间上,黑龙江省旱涝交替发生,易发生连续性旱涝灾害,且旱涝存在27年左右的显著周期;空间上,黑龙江省中西部干旱发生次数较多,北部发生次数较少;中部洪涝发生次数较多,东南部及西部部分地区发生次数较少;EOF分析可知黑龙江省旱涝灾害分布类型为全局分布一致型、南北相反型、西北和东南方向相反三种。研究结果可为黑龙江省相关部门制定抗灾对策提供参考。     

基于修正Z指数的黑龙江省旱涝时空特性分析

为研究黑龙江省旱涝时空特点,采用三种旱涝指标分析了黑龙江省23个气象站点1960~2015年逐日降水观测资料,并确定Z指数为单站旱涝指标;依据黑龙江省实际情况对Z指数界限值进行修订,并在此基础上分析了黑龙江省近56年旱涝时空特性,之后利用经验正交函数(EOF)进一步分析了黑龙江省旱涝分布空间特征。结果表明,时间上,黑龙江省旱涝交替发生,易发生连续性旱涝灾害,且旱涝存在27年左右的显著周期;空间上,黑龙江省中西部干旱发生次数较多,北部发生次数较少;中部洪涝发生次数较多,东南部及西部部分地区发生次数较少;EOF分析可知黑龙江省旱涝灾害分布类型为全局分布一致型、南北相反型、西北和东南方向相反三种。研究结果可为黑龙江省相关部门制定抗灾对策提供参考。     

广西近50年降水结构时空变化特征分析

为研究广西地区汛期降水结构的时空变化特征及趋势,基于1962~2012年广西83个国家级地面气象站逐小时降水观测资料,采用Mann-Kendall分析法、ArcGIS的空间分析技术研究了广西年降水量及不同历时降水的发生率和贡献率的趋势变化及空间分布规律。结果表明,近50年来,除桂北、桂中、桂西北气候区外,其他气候区的年降水量序列均呈上升趋势,降水峰值主要分布在桂南和沿海气候区;降水发生率和降水历时大致呈逆相关,贡献率随降水历时变化趋势则不明显;大部分地区短历时降水发生率、贡献率均呈下降趋势,10h以上降水事件的发生率、贡献率均呈上升趋势。     

近50年东北地区旱涝时空特征分析

针对水旱灾害对东北地区的影响,基于东北地区1746~1950年的水旱灾害资料和95个水文气象站1961~2010年逐月降水资料,分析了东北地区历史时期旱涝情况、基于标准化降水指数的近50年旱涝时空变化特征及四季旱涝演变特征。结果表明,东北地区1961~2010年旱涝变化特征与历史分析结果基本吻合,旱涝发生频次有增加趋势,且西北部发生干旱较东南部频繁,洪涝则是南部发生频数高于北部;东北地区近50年降水呈显著下降趋势,气候区域干旱化,其中东北部属于干旱多发区,西南部与中部为洪涝多发区;东北部春季干旱覆盖面积最大,受灾最严重,冬季次之,以黑龙江省为最;夏、秋季洪涝较为频繁,以西南部为最。     

淮河流域近58年降水特征分析

为了更明确、具体地了解淮河流域降水的时空分布特征,基于1959～2016年淮河流域170个高密度站点逐日降水资料,采用Spearman秩次相关和对趋势分析较准确的成对斜率回归中值等统计方法,分析了流域不同级别降水的降水量、降水日数和降水强度等指标的时空分布特征。结果表明,淮河流域年降水南北差异较显著,由西北向东南递增,年降水量和降水日数最大的地区均位于流域最南部大别山地区,其值为最小值的2倍左右;平均日降水强度及年暴雨量和暴雨日数的分布相似,东部沿海地区和西南部山区为大值区,西北部海拔流域最高的地区为最小值分布区,在流域中部由西北向东南方向逐渐增多;平均暴雨强度的一个大值区位于流域中部偏西的河南驻马店地区,淮河流域极端强降水的发生地也集中在此地周围;流域整体年降水量有轻微下降趋势,降水日数明显减少(东北部地区尤其显著,干旱风险增加),导致平均日降水强度显著增加。这主要是由10mm以下的小雨尤其是0.1～1mm的微量降水的频数显著减少导致的,而50mm以上的暴雨各指标在流域整体上均无显著的变化趋势;流域春秋两季降水量呈减少趋势,夏冬两季降水量呈增加趋势,属于春秋变干、冬夏变湿的地区。