水利工程影響下的洪水預(yù)報(bào)及歷史暴雨洪水重現(xiàn)研究.pdf

1、由于人口和社會(huì)生產(chǎn)力的急劇增長(zhǎng)，水的問(wèn)題已成為世界上日益嚴(yán)重的問(wèn)題之一。為了緩解防洪和興利的矛盾，流域內(nèi)修建了許多各種類(lèi)型的水利水電工程。這些工程使流城的產(chǎn)匯流形成條件發(fā)生變化，以至于無(wú)論水文預(yù)報(bào)還是水文計(jì)算都不得不考慮它們的影響。第二松花江豐滿(mǎn)水庫(kù)流域位于中國(guó)北方輝發(fā)河流域，近年來(lái)，隨著農(nóng)田的開(kāi)墾，大量濕地出現(xiàn)退化。為了緩解該地區(qū)水資源緊張的問(wèn)題，流域內(nèi)修建了大量的中小型水庫(kù)和塘壩，對(duì)發(fā)生歷史暴雨情況下的洪水過(guò)程產(chǎn)生了顯著影響。研究下

2、墊面變化與水利工程運(yùn)行影響的洪水重現(xiàn)技術(shù)，對(duì)于科學(xué)指導(dǎo)流域防洪調(diào)度，以及規(guī)劃流域及其水庫(kù)的設(shè)計(jì)洪水，保證防洪安全具有重大意義，是松遼流域水利行業(yè)亟待解決的重大課題。本文選擇第二松花江豐滿(mǎn)水庫(kù)以上流域?yàn)檠芯繉?duì)象，定量分析流域近年來(lái)的氣候變異和土地利用變化與水利工程建設(shè)及運(yùn)行情況，定性和定量分析這些變化對(duì)徑流產(chǎn)生怎樣的影響;開(kāi)發(fā)水利工程影響下的洪水預(yù)報(bào)模型，重點(diǎn)研究中小水利工程對(duì)洪水洪量和過(guò)程的影響規(guī)律，研究提出歷史暴雨在水利工程運(yùn)行影響下

3、的洪水重現(xiàn)方法，對(duì)歷史暴雨洪水在現(xiàn)狀水利工程運(yùn)行工況下進(jìn)行重現(xiàn)。主要研究?jī)?nèi)容及成果如下:
　　(1)采用Kendall秩次相關(guān)法、有序聚類(lèi)法及線(xiàn)性回歸檢驗(yàn)法分析流域水文和氣象要素的變化趨勢(shì)，通過(guò)二者變化趨勢(shì)的不一致性定性得到影響流域徑流及洪水變化的因素。針對(duì)引起徑流和洪水變化的氣候要素和人類(lèi)活動(dòng)因子進(jìn)行了深入的分析，氣候要素包括:降雨、蒸發(fā)、氣溫、氣壓、日照、風(fēng)速和相對(duì)濕度;人類(lèi)活動(dòng)因子包括下墊面變化因子和水利工程建設(shè)及運(yùn)行因子。

4、分別對(duì)這些因子進(jìn)行趨勢(shì)分析，分析結(jié)果表明氣候變化和人類(lèi)活動(dòng)導(dǎo)致徑流產(chǎn)生了一定的變化，特別是水利工程的運(yùn)行對(duì)流域洪水特征有較大影響，在流域洪水預(yù)報(bào)中需考慮相應(yīng)的影響。
　　(2)建立了基于可變模糊理論的下墊面變化評(píng)價(jià)模型，對(duì)1980s和2000s兩個(gè)年代土地利用進(jìn)行了評(píng)價(jià)，結(jié)果顯示兩個(gè)年代的下墊面極其相似，只是“稍稍”有一些變化。人類(lèi)活動(dòng)主要表現(xiàn)為水利工程運(yùn)行，進(jìn)而采用氣候彈性模型定量分析了氣候變化和水利工程對(duì)徑流影響的貢獻(xiàn)量;其中

5、氣候要素占51％，水利工程占49％。對(duì)水利工程影響期分三個(gè)階段分別計(jì)算水利工程對(duì)徑流減少的影響量，并建立水利工程影響量和水利工程庫(kù)容之間的關(guān)系。
　　(3)基于聚合水庫(kù)的思想，將眾多水利工程聚合成一個(gè)水庫(kù)，并根據(jù)各水利工程的基本調(diào)蓄規(guī)律制定聚合水庫(kù)的蓄放水模擬圖;然后將聚合水庫(kù)的蓄放水模擬圖與天然期洪水率定得到的TOPMODEL模型參數(shù)相結(jié)合，構(gòu)建基于水利工程蓄放模擬的HD-TOPMODEL洪水預(yù)報(bào)模型。結(jié)果表明HD-TOPMOD

6、EL模擬精度有較大的提高，而且相比傳統(tǒng)方法動(dòng)態(tài)蓄水容量的TOPMODEL洪水預(yù)報(bào)模型，HD-TOPMODEL洪水預(yù)報(bào)模型能夠反映水利工程的影響過(guò)程，且能利用當(dāng)前水利工程庫(kù)容信息實(shí)時(shí)校正水利工程的影響量，具有更高的模擬精度和更好的模擬效果。
　　(4)首先根據(jù)流域現(xiàn)狀水利工程數(shù)據(jù)得到現(xiàn)狀水利工程下的HD-TOPMODEL模型參數(shù)，然后以歷史暴雨洪水為輸入得到豐滿(mǎn)水庫(kù)以上流域歷史暴雨發(fā)生到當(dāng)前水利工程情況下的洪水過(guò)程線(xiàn)，重現(xiàn)歷史暴雨在