基于RVA法的金沙江下游水文情势研究

水库水电站的投运在给人类提供防洪、发电、供水等综合效益的同时,也改变了径流的天然分配过程,改变了河流原有的水文情势规律,对工程下游河流的生态环境造成了一些破坏。选取金沙江流域屏山水文站为研究对象,首先将金沙江流域梯级水库蓄变量还原到屏山水文站,构建屏山水文站天然径流系列,采用RVA法分析现有梯级水库运行对金沙江下游河流水文情势的影响程度,得出屏山站整体水文指标改变度为高度;然后模拟规划大型水库投运情景,预测屏山站水文情势变异情况,得出乌东德、白鹤滩等大型水库修建以后,屏山站汛期来水相比现状将减少20%~40%、枯期来水相比现状将大幅度增加。研究成果可为金沙江上游梯级水库运行方式优化调整提供参考。     

老挝南乌河径流变化规律及对降水的滞后效应

为分析南乌河径流变化规律,以湄公河支流南乌河流域孟威水文站和风沙里等4个气象站的实测降水、径流数据为基础,采用集中度、集中期等指标分析了径流量对降水的滞后效应及其原因,利用Mann-Kendall非参数检验法对南乌河年径流变化趋势进行了分析。结果表明：南乌河径流主要集中在6~11月,集中期相对降雨的滞后时间为1月有余;流域内岩溶和基岩裂隙地下水富水区的广泛分布和植被的发育,加大了汛前径流对降水的滞后效应;1987~2015年径流丰枯交替,上升趋势较小,降水比径流变化更为稳定。     

裂缝对空心桥墩温度场及其应力的影响

为了研究裂缝对空心墩温度场和应力场的影响,以寒潮作用下的圆形空心桥墩为例,根据固体热传导微分方程和考虑温度应力的广义虎克定律,选择符合实际情况的边值条件,采用ANSYS软件计算了在寒潮作用下不同裂缝深度的混凝土桥墩温度场及其应力,计算结果说明:裂缝深度对混凝土圆形空心墩的温度场影响不大,空心墩外表面温度应力最大值出现在裂缝处,并且裂缝尖端的应力随着裂缝深度增加而增大,引起原有裂缝的继续发展,对混凝土桥墩产生不利影响.     

丹江口入库洪水与坝址洪水关系研究

以汉江流域的丹江口水库为研究对象,基于水库建库前后的洪水资料,采用流量叠加法、水量平衡法、马斯京根演算法等方法推求入库洪水和坝址洪水,建立入库洪水与坝址洪水的洪峰流量和不同时段洪量的关系,研究不同方法推求的入库设计洪水成果的差异。研究结果表明:丹江口入库洪水与坝址洪水的关系可近似用线性关系表示,洪峰流量较时段洪量的相关性略差,随着时段的增长,入库洪量与坝址洪量趋于接近;采用典型年法推求入库设计洪水,不同典型年推求的入库设计洪峰和短历时洪量成果差别较大,用入库洪水与坝址洪水关系法推求的入库设计洪水成果代表平均值。研究成果可为丹江口水库防洪调度运行提供参考。     

气候变化对清江未来径流及隔河岩电站发电的影响

以历史径流为依据的清江梯级调度规则难以适应气候变化需求，必然对梯级水库的安全稳定运行和兴利效益发挥带来影响。基于清江流域空间数据和观测数据，采用SWAT模型，运用统计降尺度方法模拟3种情景下流域内各站点的未来气象数据，进而对径流进行模拟，并对隔河岩水电站发电量变化进行分析。结果表明：未来时期RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5共3种气候情景下，清江流域出口长阳站多年平均径流呈上升趋势，年均径流增幅分别为6.0%、8.7%和13.2%；隔河岩水电站在上述3种情景下近期（2020—2045年）、中期（2046—2070年）和远期（2071—2100年）多年平均发电量增幅分别为3.4%～5.1%、7.7%～10.3%和13.4%～16.0%。该研究可为气候变化条件下清江流域水资源管理与隔河岩水电站发电调度运行提供参考。     

三峡梯级生态友好型多目标发电优化调度模型及其求解算法

梯级枢纽生态调度是当前国内外河流生态恢复与重建研究中的热点问题。本文基于逐月频率计算法并结合长江流域相关生态要素,制定了宜昌站适宜生态流量,作为生态效益评价标准;然后针对长江中下游主要生态问题和三峡梯级枢纽具体工程实际,结合生态效益评价标准构建了梯级枢纽生态友好型多目标发电优化调度模型。为有效求解多目标优化问题,提出一种包含外部种群的双种群多目标差分进化算法,并设计了精英选择和混沌迁移机制实现两个种群间的信息交换,提高了算法的多目标优化性能。三峡梯级枢纽实例应用研究表明,本文算法能在较短计算时间内获得多个符合生态效益评价标准、分布均匀、收敛性较好的非劣调度方案,为制定合理的调度方案提供了科学的决策依据。     

概念性水文模型参数多目标率定及参数组合预报

针对概念性水文模型参数优化率定问题,考虑流域水文系统不同产汇流特性,提出一种多目标文化自适应仿电磁学算法（multi-objective cultural self-adaptive electromagnetism-like mechanism, MOCSEM）,并基于MOCSEM的优化结果,提出了一种简便的自识别参数组合预报方法。该算法采用仿电磁学算法实现可行解集的进化,并置于文化进化的框架中,根据水文模型参数优化率定问题的特点构建了信息空间,并引入了基于个体聚集密度的信息空间更新方法,保证了非劣方案的多样性;同时,加入一种自适应的扰动因子对算法的局部随机搜索操作进行修正,改善了算法的全局寻优能力。在此基础上,将MOCSEM算法应用于概念性水文模型——新安江模型的参数多目标优化率定,与MOSCDE算法进行对比分析,应用本文提出的自识别参数组合预报方法,尝试找到一种能权衡流域水文系统不同水文特性的自识别参数组合方式,可以为水文预报人员提供更为精确的流域径流预报方法。     

考虑气象协变量的非一致性设计枯水流量研究

研究非一致性条件下枯水流量设计值对流域水资源管理具有重要意义,然而如今常用的时变矩法推求出的每年一个设计值很难用于实际。选取渭河流域实测枯水流量序列作为实例进行研究,将气象协变量引入到枯水流量频率分析,结合重现期的期望超过次数(Expected Number of Exceedances, ENE)概念推求非一致性条件下枯水流量设计值,并与传统以时间为协变量的情况进行比较。结果表明:2种协变量情况下非一致性设计枯水流量相比于一致性结果存在明显差别,且以气温和降水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。研究所得设计结果可为流域枯水期水资源管理提供一定参考依据。     

长江水问题基本态势及耦合关系分析

受到不断增强的人类活动与日益频繁的气候变化的叠加扰动,长江新老水问题纷繁交织。结合“十四五”规划和长江大保护的新要求,从宏观层面分析了当前长江面临局部地区缺水、涉水管理水平不足等水资源问题,沿江总磷排放超标、持久性有机污染物污染特征尚不明确等水环境问题,生态容量下降、生物资源锐减等水生态问题,以及极端洪涝干旱事件频发等水灾害问题的基本态势。最后从水系统角度揭示了温度升高等气候变化因素和水电开发、航运、农业活动、城市化进程等人为因素对长江“四水”(水资源、水环境、水生态、水灾害)问题发展变化的外在驱动影响,深入剖析了长江“四水”问题之间的内在关联反馈机制,以期能够增加人们对长江水问题耦合关系的了解,提高系统治理长江水问题的能力。