北江流域“2022·6·22”暴雨洪水分析

2022年6月19日,北江流域发生“2022年第2号洪水”,为1915年以来最大的洪水。为提高对北江流域暴雨洪水特性的认识,采用定性与定量相结合的方法对该场洪水的雨水工情进行研究。分析暴雨中心、洪水量级、洪水传播时间等特征,并与历史暴雨洪水进行对比。借助种子蔓延算法比较“理想凑泄”和“经验控泄”调度方案的调控效果,同时考虑水库动库容效应进行调洪演算。结果表明:造成本次洪水灾害的主要原因是累计雨量大、降雨强度大以及暴雨区域集中;根据“理想凑泄”规则调度飞来峡水库取得了显著效果,但需要考虑水库动库容的影响。研究成果可为北江流域防洪减灾以及制定调度规则等提供支持。     

极端暴雨下黄土高原小流域洪水特征及风险分析

为研究极端暴雨下小流域的洪水特性,采用二维全水动力数值模型模拟流域洪水演进过程,计算不同重现期下典型断面的水力要素,并进行流域洪水风险分析。结果表明：500 a重现期对应洪峰流量增长速率最大,高达51.38%;而1 000 a重现期对应洪峰流量增长速率降低至7.61%,洪峰流量增长速率随降雨重现期的增大呈现先上升后降低规律。各断面的最大水深增幅小于其对应的洪峰流量增幅。流域洪水淹没面积随重现期增加变化较小。为使社会经济效益达到最大化,建议该小流域使用500 a重现期下洪峰流量推算新建公路和铁路桥涵孔径尺寸,研究成果可为小流域应对极端暴雨和进行防洪评价提供必要参考。     

丹江口水库兴利效益影响因素分析

丹江口大坝加高后,作为南水北调中线工程水源地,其供水等兴利功能地位更为突出,而汉江上游降雨量的减少及梯级水库的调蓄,大大降低了丹江口水库的可调用水资源量。为充分发挥水库的兴利效益,通过对不同频率的来水进行调节计算,从供水满足率、年均发电量、年均弃水量3个方面计算分析起调水位、来水不确定性和汛限水位对丹江口水库兴利效益的影响。结果表明:①起调水位对来水频率＞90%的枯水年供水效益影响较大,由150 m提高至160 m,水库供水满足率可由44.38%提高至93.42%;对来水频率＜75.7%的年份其影响主要体现在发电上,起调水位越高,年均发电量越高,年均弃水量越小,起调水位由150 m提高至170 m至少可增加发电量10亿kW·h;②来水频率越大,水库供水满足率、年均发电量均越小;水库弃水和供水短缺在来水较丰时同时存在;③丹江口水库夏季汛限水位对水库兴利效益的影响比秋季汛限水位更显著;对至少有2 a为枯水年的3 a调节周期,汛限水位对弃水量的影响最明显;④兴利效益的主要影响因素为起调水位,除水库遭遇连续枯水年外,丹江口水库兴利起调水位为162 m,可满足不同水平年的供水需求。     

基于鱼类栖息地盐度需求的汛期河口生态需水研究

海河流域枯水期中下游河道基本干涸,汛期来水基本上是河口全年生态维持水量的惟一来源。根据汛期河口水生态系统的特点,选择鱼类为河口水生态系统的关键种群,以盐度作为关键生态因子,构建基于生态学和水动力学的汛期河口生态需水计算模型。以海河流域漳卫新河河口为例,采用改进熵值法进行河口及邻近海域鱼类优先保护次序评价,确定蓝点马鲛(Scomberomorus niphonius)和半滑舌鳎(Cynoglossus semilaevis)作为优先保护对象。在此基础上,运用1维水流和盐度数学模型模拟河口盐度与流量相关关系,以优先保护鱼类产卵和育幼的适宜盐度为控制条件,计算得到汛期漳卫新河河口最小和适宜生态流量分别为10.1、57.5 m3/s,揭示水动力特性变化导致鱼类栖息地盐度及其生态需水的变化规律。     

植被作用下的弯曲复式河槽漫滩水流2维解析解

研究植被作用下的弯曲复式河槽流速分布对于确定其过流能力、泥沙输移、河床变形、滩岸保护有着十分重要的作用。作者研究了有植被的弯曲复式河槽中的垂线平均流速横向分布问题,在动量方程中加入滩地植被引起的拖曳力项,并考虑弯曲主槽和二次流的影响,采用3种不同的紊流扩散项积分方法,得到了3种计算模型。运用英国FCF弯曲复式河槽试验资料对模型进行验证,结果表明,在不同区域选取合适的二次流系数K比仅考虑主槽中的K值能更好地预测流速分布;滩地种植植物后,主槽中的K值明显增大;3种模型的预测结果在滩地上基本相同,主要差别出现在主槽区和掺混区。通过比较分析不同模型的计算误差,得到了计算结果最优的模型。     

保护四大家鱼产卵的三峡水库生态调度研究

为了减轻三峡水库运行对流域生态系统的不利影响,针对四大家鱼产卵问题,结合历史水文数据,通过生态流组法分析其产卵期的生态水文事件组成,推求满足其产卵需求的流量过程,并通过生态调度对流量过程进行改进。结果表明,四大家鱼产卵过程是由低流量事件及高流量脉冲事件组成,构建的流量过程能够较好地满足四大家鱼产卵对洪水脉冲的需求,实施生态调度能够减轻三峡运行对其产卵造成的不利影响,有利于流域生态环境的改善和修复。     

新疆博斯腾湖入湖水量变化及其对湖水位的影响分析

根据博斯腾湖1956-2008年实测水位、入湖水量资料,分析了入湖水量与博斯腾湖水位变化关系,采用相关方法计算了博斯腾湖汛期设计入湖水量,并指出博斯腾湖水位的变化主要影响因素为汛期入湖水量,并不是短历时场次洪水,以此为计算基础,得出结论:博斯腾湖最大输水能力下,100年一遇洪水位为1048.6 m,50年一遇洪水位1 048.47 m,可为博斯腾湖水量调度、东、西泵站等输水工程的运行管理提供一定的参考价值。     

含井字形河渠的分蓄洪区洪水演进数值模拟

针对分蓄洪区内存在井字形河渠的特殊地形情况,考虑水流在河渠内外区域里运动特点的不同,在现有的分蓄洪区平面二维水流数学模型的基础上,对模型进行扩展,建立了适合模拟含有井字形河渠的分蓄洪区洪水演进的新平面二维水流数学模型.运用模型对概化地形区域进行计算,计算结果表明,井字形河渠内水流流速较快,河渠内水流充满后越过堤防进入相邻区域,水流运动比较符合规律,证明了该模型在理论上和方法上都是可行的.该方法可用于模拟分蓄洪区内含有井字形河渠对洪水演进的影响,为防洪调度提供参考.     

三峡工程优化调度与洪水资源利用问题的思考

三峡工程主要任务是防洪,针对长江流域洪水特性,通过气象水文预报及水库优化调度,科学利用三峡大坝泄洪设施和电站发电机组过流能力,采取预泄措施,在保障防洪安全前提下,合理有效地利用一部分洪水资源,全面发挥三峡工程综合效益.重点阐述三峡工程防洪调度与洪水资源利用存在的问题,并对防洪与洪水资源利用问题的对策进行初步探讨.     

地震灾区应急洪水预报方案建立研究

提出了一种建立地震灾区应急洪水预报方案的方法,即在划分基本类的基础上,建立每类的应急雨量站和面雨量的回归方程,并提出了时段面雨量计算方法,结合现有的经验预报方案,实现地震灾区洪水预报,用以满足灾后应急洪水预报的需要.该方法不依赖于流域内全部测站的降雨信息,可有效解决灾后流域内雨量站缺测的应急洪水预报问题.实例应用表明,该方法预报结果令人满意.