《中国历史大洪水调查研究》简介——获2010年大禹水利科学技术奖首次设立的唯一特等奖

我国是世界上洪涝灾害最严重的国家之一,防洪减灾是一项长期而艰巨的任务.工程措施是防洪减灾的主要手段,设计洪水是确定水工程规模和投资的重要依据.但因水文观测系列短,历史洪水资料缺乏,常致计算结果不合理、设计洪水可靠性差.调查确定历史洪水是延长洪水序列、提高设     

不同重现期标准双变量设计洪水计算方法

为了确定合理的双变量设计洪水组合,采用C测度、联合和同现重现期3种不同双变量重现期对基于Copula函数的洪水峰量组合进行频率分析,选取极大似然法、条件最可能组合法和双变量同频率法3种方法,研究了不同重现期标准下双变量设计洪水对应的计算方法,从不同方法计算得到的设计洪水组合中选取最优设计洪水值组合,并以新安江水库流域为例进行了计算。结果表明:采用C测度重现期作为双变量频率分析的标准,可确定合理的危险事件的范围,有效规避以同现重现期为标准带来的安全隐患,解决以联合重现期为标准造成的性价比低的问题。     

若羌县托格勒萨依引水枢纽处径流与洪水分析

充分利用柴达木盆地西部流域区水资源量,满足若羌县调水工程需求,分别采用实测资料长短系统订正法、多年平均径流合理性分析法和洪峰流量模比系数地区综合频率曲线法、面积比指数法对无水文资料的萨尔布腊阿苏河托格勒萨依引水枢纽处的年径流量和设计洪水进行计算。通过分析计算可知:托格勒萨依引水枢纽处多年平均流量为0.556×108 m3,20年一遇洪水为173 m3/s、50年一遇洪水为234 m3/s,可供引水工程建设和确定调水量进行参考。     

浅析分期设计洪水与年最大设计洪水的关系

依据分期洪水和年最大洪水的选样原理,论述了分期设计洪水和年最大设计洪水频率线型均采用皮尔逊Ⅲ型分布,这一假定,理论上并不严格成立,因此需要通过数值分析的方法来协调各频率曲线参数.以全概率公式为基础,根据年最大洪水这一特殊的分期洪水形式,建立了分期设计洪水与年最大设计洪水间参数协调的方法,并认为应先分析年最大设计洪水,以此来协调分期设计洪水参数.在确定分期防洪标准T时,沿用年防洪标准作为分期标准的做法往往会降低防洪设计标准;而给定洪水标准,可满足原定防洪设计要求的分期标准选择具有多样性,存在优化设计空间.     

水工建筑物的设计洪水标准的确定依据

在水利水电工程设计中不同等级的建筑物所采用的按某种频率或重现期表示的洪水称为洪水标准,包括洪峰流量和洪水总量. 永久性水工建筑物所采用的洪水标准, 分为设计洪水标准和校核洪水标准两种情况.临时性水工建筑物的洪水标准, 应根据建筑物的结构类型和级别, 结合风险度综合分析, 合理选择, 对失事后果严重的, 应考虑超标准洪水的应急措施.现整理部分规范关于水工建筑物的设计洪水标准的确定依据.     

水文随机变量二维分布及其应用

基于概率论对具有任意分布函数的两水文随机变量之间的关系进行了识别。对服从二维正态分布的水文随机变量之间的关系特点进行了分析。论述了寻求一般二维分布的Copula函数法和形变函数法的理论基础,指出Copula函数法的实质是通过一个连接函数将两个具有相关关系的变量的边际分布耦合成二维分布,而形变函数法的实质则是抓住二维分布的条件均值和条件方差两个主要数字特征,通过形变函数来构建二维分布。最后对二维分布在水文资料插补展延、概率水文预报、非一致性样本频率分析、水工程风险率确定、设计洪水、干支流洪水及洪潮遭遇组合、地貌瞬时单位线等水文学问题中的应用进行了剖析与展望。     

刘家沟水库除险加固洪水分析

刘家沟水库属于无水文资料情况下的洪水分析,较为复杂。采用暴雨推求法和经验公式法进行洪水计算,通过对洪水成果的对比分析,同时与同水系同频率有对比性的《防洪评价》设计洪水成果进行分析其合理性、可靠性,最终综合分析确定选用暴雨推求法设计洪水计算成果作为刘家沟除险加固工程的设计依据。建成后,通过近几年的实践运行来看,当初选用的洪水分析成果是合理的,可靠的。     

万家寨引黄入晋工程设计洪水计算

引黄工程跨沟建筑物断面无实测洪水资料，其设计洪水采用暴雨法，历史洪水调查和邻近地区水文站设计洪水综合分析确定，历史洪水调查和邻近地区水文站设计洪水的地区综合对提高设计洪水的合理性和可靠性有重要的作用。     

珠江流域水工程联合调度方案实践与思考——以2022年大洪水为例

珠江流域逐年编制的水工程联合调度方案，综合考虑流域防洪现状、调度实践经验不断扩展纳入联合调度范围的水工程，优化调整水工程现有调度方式，目前已成为珠江流域实时防洪调度的重要非工程措施。2022年6月，珠江流域发生了仅次于1915年的特大洪水，实时调度中以水工程联合调度方案为指导，根据防汛形势和水工程布局，采取了以龙滩为核心，联合干支流水库群、蓄滞洪区、分洪闸的多组合水工程联合调度方式，统筹流域全局，充分挖掘水工程洪水调蓄潜力，成功应对了2022年大洪水。梳理2022年洪水期间水工程联合调度方案运用情况，分析不同来水形势下水工程联合调度运用方式和调度效果，总结大洪水期间水工程防洪联合调度方案暴露的不足，探讨了以龙滩为核心的水工程防洪调度方式的优化空间，提出进一步完善珠江水工程联合调度方案的对策与建议。     

江西狮子山水闸设计洪水及合理性分析

江西省丰城市狮子山水闸运行多年,工程自然老化、水毁严重,需进行除险加固。根据狮子山水闸所处流域概况和水文条件,分析其设计洪水。区间洪水计算选择宜丰水文站1957年～2011年共55年实测最大洪峰流量资料,经P～Ⅲ曲线适线法求得;紫云山水库和黄金水库下泄洪水计算,是采用瞬时单位线法,根据《江西省暴雨洪水查算手册》间接推求。综合三部分洪水设计,确定狮子山水闸的设计洪水,并对其合理性进行分析,确定其设计洪水计算成果基本合理。对狮子山水闸设计洪水进行计算及其合理性分析将为类似工程的初步设计提供参考。     

堤防漫顶可靠性分析模型及其应用

针对防洪工程规划中防洪标准或堤顶高程的确定,按照风险管理方法建立了堤防的漫顶可靠性分析模型。该模型考虑了水文、水力和风等风险源的随机性。结合实例,分析了堤防的漫顶可靠度、设计洪水标准、堤顶高程、设计风速等关键指标之间的关系。成果对于今后在堤防工程规划设计中采用基于堤防可靠性的标准具有参考价值。     

赣江中游河道防洪能力初探

通过河道洪水演算并发挥万安水库调蓄作用，摸清赣江中游河道行洪安全泄量，有效提高赣江中游堤防防洪标准，保障沿江城镇、村庄、农田、工矿企业、交通干线、水利工程等的安全．     

2016 年太湖流域洪灾损失及骨干工程防洪减灾效益评估研究

为了评估 2016 年太湖流域梅雨期间骨干工程发挥的防洪减灾效益,利用流域一维河网水动力学数学模型,计算得到无骨干防洪工程情景下的河段水位过程,将其与河段设计水位比较,推算每个河段两岸的淹没水量。再与 DEM 和圩堤等阻水构筑物数据相结合,通过空间叠加分析和水量平衡计算,获得洪水淹没的空间分布。建立了流域洪灾损失评估模型,基于土地利用数据、洪水淹没分布和社会经济数据,对无骨干防洪工程情景下的洪灾直接经济损失进行了评估。将该损失与调查统计的实况洪灾损失数据进行对比,结果表明: 骨干工程在此次洪灾中发挥了约 116. 12 亿元的防洪减灾效益。其中,无锡市和苏州市防洪减灾效益最大,分别达到了 50. 08 亿元和 44. 11 亿元。研究成果定量论证了太湖流域骨干防洪工程在 2016 年洪灾中的经济效益,采用的评估方法对于其他流域或区域防洪工程效益评价具有一定的参考价值。     

基于DELFT3D HM模型的苍海湿地公园洪水淹没模拟研究

洪水淹没情景受区域洪水流量、河床地形变化、河道工程运行调度等多因素影响,对于洪灾情景的确定,是开展河道与滩区治理研究以及进行防洪设计和滩区功能定位的前提条件。为此,以苍海湿地公园区域为例,利用Delft3D HM模型建立起二维洪水演进模型,进而模拟洪水淹没过程。模型采用P=20 a一遇洪水历史资料进行验证,结果合理;采用P=50 a一遇洪水对苍海湿地公园流域内洪水淹没过程进行了模拟,得到了实时淹没范围、最大淹没区域、水位变化过程等洪涝区内的特征水力要素信息。成果为该区域内的防洪规划和实时洪水预报提供理论参考,同样为后期洪涝区内水质提升工程提供可靠参数。     

丰满流域水利工程对径流变化规律的影响研究

丰满水库流域水利工程众多,受水利工程特别是人工控制性较差的中小水利工程影响,流域产汇流特点发生了一些改变,原有水文预报模型未能考虑这一变化而导致其精度下降,不利于流域正常水文预报工作的开展,影响了流域内水库防洪与兴利效益的发挥。在前人研究基础上,结合实测水利工程运行资料和美国陆地资源卫星"Landsat TM/ETM+"数据,分析了水利工程在洪水中的蓄放规律。研究发现,水利工程初始蓄水状态、洪水发生汛期阶段和降雨量3个因素决定了水利工程的蓄放规律,拦蓄规律为:汛中拦洪比小,汛末拦洪比大;初始库容越大,拦洪比越小,若初始库容相近,则汛末拦洪比大于汛初;对于汛末洪水,发生时间越晚,拦洪比越大。将研究所得的拦蓄规律应用于洪水预报方案进行校正,结果表明,1996年9月14日和2006年8月26日两场洪水校正后的预报误差分别由校正前的146.6%和31.8%降低到8.6%和10.1%。因此,研究所得拦蓄规律是合理的,能显著提高丰满径流预报精度。     

大型水利水电工程施工水力控制及灾害预测关键技术

针对我国西部山区大型梯级水利水电工程施工面临复杂环境下的导截流标准及风险控制、陡坡隧洞导流安全水力控制、深厚覆盖层河床安全经济截流水力控制、导截流过程灾害预测控制等新问题,经过长达28 a的系统研究,解决了大型梯级水利水电工程施工导截流水力控制和灾害减免的相关技术难题。包括:①构建了多梯级同建条件下施工导流系统风险评估模型和基于水文实时监测预报的截流标准决策模型,提出了满足安全性、经济性要求的标准优选方法,修订了施工导流设计规范;②揭示了陡坡隧洞易发生明满交替流等不良水力特性的成因及机制,提出了进口隔流浮堤消涡、锐缘进口减免明满交替流、出口压坡增压等复合式水力控制技术,保障了隧洞运行安全,提出的钢筋笼柔性毯和过水围堰分级整流防护新技术,解决了大流量、深厚覆盖层条件下度汛安全难题;③提出了考虑水深、流速分布、河床糙度、绕流系数影响的天然截流块体稳定实用计算公式以及六面体钢筋石笼人工截流块体稳定计算公式,计算精度更接近实际;④发明了内附透水反滤土工膜的四面体钢筋笼和圆柱线体新型截流材料;⑤提出了“水下宽戗堤” 新技术,减轻了截流难度;⑥首次提出了高陡岸坡滑坡涌浪过程中第二次涌浪为首浪的论点,建立了首浪高度实用计算公式、涌浪产生与传播预测模型;⑦提出了土石围堰溃决过程与洪水演进高分辨率模拟技术。这些关键技术对于推动相关学科发展、加快水利水电行业科技进步起到了巨大作用。     

基于风险的非一致性设计洪水及其不确定性研究

研究非一致性条件下的设计洪水对水利工程规划设计、防洪决策等具有重要意义,当今国内外研究方法主要集中于时变矩法,然而,该方法对于某一设计频率推求出的每年一个设计值很难用于实际。水利工程设计需要量化两方面的基础信息,工程设计使用年限及设计使用年限内水文风险。本文尝试将水文风险的概念引入到非一致性条件下设计洪水研究当中,其中选取更具物理意义的气象因子作为洪水频率分析的协变量,进一步结合大气环流模型(General Circulation Model,GCM)输出数据的统计降尺度结果推求特定设计使用年限内某一水文风险下的设计洪水,并与传统以时间为协变量的情况进行比较。选取渭河流域洪水序列作为实例研究。结果表明:两种协变量情况下非一致性设计洪水及其95%置信区间相比于一致性假设情况存在明显差别,并且以气象因子为协变量的非一致性设计结果相比于时间为协变量更为合理。本文方法所得设计结果可为水利工程规划设计及防洪决策提供一定参考依据。     

防潮设计水位计算方法研究

对目前我国水利水电工程有关规范中规定的防潮设计水位计算方法进行了总结和归纳,并根据我国海岸工程和河口工程的不同情况和洪潮组合方式对沿海地区的设计潮(洪)水位计算方法进行了研究。     

杭州市区城西洪涝灾害防治方案研究

本研究搜集了近年来杭州城西区域遭受的较大洪涝灾害情况,分析了现状防涝能力,指出了城西防洪排涝工程的短板——下排通道受阻,提出就近深隧排洪方案(城西南排通道工程).本研究采用一维非恒定流水动力学模型,建立杭州市运西片河网水利计算模型,分析深隧洞径和外排流量以及排涝效果.研究结果表明,实施城西南排通道工程深隧方案,隧洞衬后...     

A Flood Forecasting Model that Considers the Impact of Hydraulic Projects by the Simulations of the Aggregate reservoir’s Retaining and Discharging

The hydraulic projects, such as reservoirs, ponds, and paddy fields, have a marked influence on the generation of floods, causing a number of difficulties where hydrological forecasting is concerned. To consider the influence of the hydraulic projects in hydrological forecasting, a modified TOPMODEL is presented in the paper, based on the simulation rules of the aggregate reservoir’s retaining and discharging (ARRD). In the new purposed model, termed as ARRD-TOPMODEL, the hydraulic projects are first aggregated as an equivalent reservoir, then the simulation rules of the aggregate reservoir’s retaining and discharging are determined, finally, the simulation rules are combined with an original TOPMODEL model calibrated using the floods not influenced by the hydraulic projects for flood forecasting. The ARRD-TOPMODEL was tested on the upstream of Wudaogou station basin in Northeast China. The results show that compared to the original model, the qualified rate (i.e., the ratio of the number of floods that meet acceptable criteria and the total number of floods) of runoff forecasting was increased from 73% to 100%. The problems that the overestimation of the runoff at beginning of flood season and after a long drought, as well as that the underestimation of the large flood in middle flood season are both solved, and the flood processes predicted by the new model are more consistent with the observed ones. All of these demonstrate that the newly developed model is superior to the original one and the simulation rules of the aggregate reservoir’s retaining and discharging are capable of accurately accounting for the influence of the hydraulic projects on the floods.