三峡梯级水电工程生态调度准则框架研究

在分析梯级水电工程生态调度准则内涵的基础上,综合考虑不同水文情势条件下,长江中下游社会经济和生态环境目标之间以及多种生态环境保护目标之间的相互协调原则,提出了三峡梯级水电工程生态调度准则研究框架。包括:针对生态环境的刚性需求——最小环境流量的常规生态调度准则;针对生态环境的柔性需求——特定生物的繁殖期需求以及生态环境敏感区的脆弱期需求的相机生态调度准则。研究结论将为三峡梯级水电工程生态调度运行准则提供理论支持,并为梯级枢纽生态补偿进一步研究奠定基础。     

基于改进萤火虫算法的水资源优化配置

构建以经济、社会、环境综合效益为目标的水资源优化配置模型,通过线性加权法将多目标模型化为单目标模型,在萤火虫算法的基础上引入一种自适应型惯性权重,将固定步长改进为可变步长,求解优化配置模型,并结合实例,得到了不同水平年不同保证率下的山西省盂县水资源优化配置方案。研究结果表明:盂县供需水量基本平衡,配置方案科学合理,基于改进萤火虫算法的水资源优化配置模型在孟县具有较强的有效性与适用性。     

汾河上游水文干旱时空演变特征分析

以汾河上游四个水文站月径流资料为基础,选取常用的六种概率分布拟合了月、季、年时间尺度下的径流量,并进行了拟合优度检验,判断出汾河上游水文站不同时间尺度下径流服从的最佳分布函数,根据最佳分布函数计算标准化径流指数,分析不同时间尺度下的水文干旱时空变化特征。结果表明,汾河上游不同站点在不同时间尺度下服从的概率分布并不统一;不同时间尺度下四个水文站的标准化径流指数变化具有较好的一致性;1956~2000年标准化径流指数总体呈下降趋势,水文干旱逐年加重;西北部干旱程度逐渐减轻,东南部干旱严重程度逐渐加重。     

基于CEEMD-BP模型的汾河上游月径流预测

为了减轻径流序列的非线性、非平稳性对径流预测结果的影响,针对汾河上游上静游站、汾河水库站、寨上站及兰村站1958—2000年的月径流序列,采用CEEMD法及BP神经网络,建立了汾河上游月径流预测的CEEMD-BP模型,并与单一BP模型及EMD-BP模型的预测结果进行了对比分析。结果表明:验证期CEEMD-BP模型径流预测的平均绝对误差、均方根误差与单一BP模型相比分别减小53%～62%、48%～65%,与EMD-BP模型相比分别减小34%～46%、30%～43%;CEEMD-BP模型模拟期、验证期的确定性系数均大于0.9,预测精度均为甲级,因此CEEMD-BP模型用于非线性、非平稳性径流时间序列预测是可行、有效的。     

基于主成分分析法与量变质变判别模式的汛期分期

现行的汛期分期方法存在理论依据薄弱、考虑因素单一、阈值选取主观性强以及计算繁琐等缺陷,不能简便合理地进行汛期分期。为此,以李仙江流域为例,应用量变质变判别模式,结合主成分分析法,研究了基于综合指标、洪水指标以及暴雨指标的流域汛期分期规律,并与其他方法进行比较。结果表明,分期结果能反映指标的物理意义;汛期分期结果与分期指标有密切关系,在实际应用,应综合考虑多种指标;依据对立差异度意义划分的汛期过渡期具有较高的可靠性。     

时间步长和产汇流方法对小流域次洪模拟的影响

为研究半干旱半湿润流域复杂产流机制下不同时间步长和产汇流方法对次洪模拟的影响,选取北张店流域为研究对象,对1993～2005年具有代表性的12场次洪降雨径流资料,利用HEC-HMS模型分别以10,15,20 min为时间步长,采用2种方案进行模拟计算并对比分析结果。方案1为初损稳渗法+Clark单位线法;方案2为格林-安普特法+SCS单位线法;河道汇流演算均为马斯京根法,基流计算均为指数消退法,结果表明:时间步长的选取对次洪模拟结果影响较大,两种方案均在15 min时间步长下模拟精度最高,表明时间步长的选取并非是越短越精确。时间步长为15 min时方案1的确定性系数(DC)均值为0.813,方案2的DC均值为0.764,且方案1在洪峰、洪量和峰现时差模拟方面均优于方案2。     

东平湖老湖调整为综合利用水库的可行性——南水北调东线通水后

东平湖作为蓄滞洪区对当地生活和生产经济带来一定限制,但南水北调东线工程通水、京杭运河复航又为东平湖创造机遇,从而对东平湖老湖区功能需要调整提出要求。通过分析蓄滞洪区与水库的差异、东平湖蓄滞洪区运用机率以及模拟运行水位、实际运行水位等,探讨了东平湖老湖调整为综合利用水库的可能性和可行性,并认为把东平湖老湖调整为防洪、调蓄、航运、生态景观旅游、养殖等多种功能综合利用的水库,对当地经济发展也有促进作用。     

汾河上游径流序列突变点及前兆信号检测

针对变化环境下径流序列的突变特征,采用多尺度直线拟合法对汾河上游4个水文站(上静游站、汾河水库站、寨上站和兰村站)年径流量序列进行突变点检测,并基于系统的恢复速率及恢复力、方差及自相关系数的演变规律检测突变前兆信号。结果表明：上静游站、汾河水库站、寨上站和兰村站年径流量序列的突变年份分别为1975年、1966年、1966年和1966年,径流量均呈减少趋势,突变后多年平均径流量较突变前分别减少了22.81%、19.75%、24.68%和31.14%;基于系统的恢复速率和恢复力检测到突变前兆信号分别发生于1973年、1958年、1958年和1958年,基于方差和自相关系数检测到突变前兆信号分别发生于1968年、1960年、1960年和1960年。突变前兆信号均提前于突变年份10 a之内,对突变具有可靠的预警作用。     

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SWAT模型和SUFI-2算法的碧流河流域径流模拟

以碧流河流域为研究对象,基于1978年～2011年碧流河水文站资料,利用SWAT模型模拟该流域径流,利用SUFI-2算法依据精度评价指标(PBIAS、E_(ns)和R~2)以及不确定性评价指标(P-factor、R-factor)进行评价分析。结果显示,按敏感性降序排列参数为CN_2、SOL_AWS、GW_REVAP、GW_REVAP、GWQM等;率定/验证期R~2=0. 92/0. 91,E_(ns)=0. 91/0. 90,PBIAS 5%,P-factor=0. 88/0. 91,R-factor=0. 61/0. 61。该流域利用自动率定获得敏感性排序,且在不确定性综合较小情况下,除径流极值模拟不太理想(比实际值偏小)外,流量过程模拟良好。