北江“2024.4”特大洪水调度复盘分析与启示

在水利部的领导下,水利部珠江水利委员会超前谋划、精心组织实施北江流域水工程群联合调度,成功防御北江“2024.4”特大洪水,保障了北江流域尤其是粤港澳大湾区防洪安全,有效减轻了洪涝灾害损失。对北江流域“2024.4”特大洪水水工程群联合调度过程进行全面复盘,研判防洪调度面临的严峻形势,分析了洪水发展过程不同阶段水工程群联合调度方式和调度效果,探讨了水工程群防洪联合调度过程中存在的制约因素,提出了进一步完善流域水工程群联合调度工作的对策与建议,对提高北江流域大洪水防御、提高粤港澳大湾区防洪保障能力具有重要意义。

红水河梯级龙滩-岩滩水电站联合错峰调度研究

针对红水河与柳江交汇下游武宣防洪安全问题,在可行性分析的基础上,构建了以武宣最大洪峰最小为目标的红水河梯级龙滩-岩滩水电站错峰联合防洪调度模型。综合考虑工程特征、来水不确定性以及洪水传播时间,基于“错峰历时-控泄时机”制约因子拟定多组联合防洪调度方案,并选取典型洪水模拟对两库联合防洪调度方案集进行评价优选,制定了最优错峰调度方式。结果表明,在保证水库防洪安全的前提下,红水河梯级错峰调度方式可以充分挖掘水库防洪预报调度的潜力,在龙滩规则调度的基础上进一步削减武宣洪峰700~2 500 m3/s,降低水位0.3~1.1 m,显著提高流域防洪水平,为水库汛期实践优化调度决策提供思路和参考,对于缓解流域防洪压力、减免洪灾损失具有重大意义。

基于不同需求的长洲水利枢纽汛期优化调度研究

针对长洲水利枢纽防洪与水资源供需矛盾日益突出问题,首先从供水、发电、航运、生态等方面分析了水库现状调度方案,提出综合调度需求;其次利用现代预测预报和调度技术,系统研究基于不同调度需求的优化调度方案,将汛期运行水位由18.6 m提高至19.6 m,并分析其风险和效益。结果表明,方案实施可在保障防洪安全的前提下提高库区水位1.0~1.5 m,增蓄水量2亿m3,充分发挥了水库供水、航运、生态效益,同时增加发电量5.05%,经济、社会效益显著。

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。

南水北调东线工程双王城水库泵站水流特性试验与数值模拟研究

本文结合南水北调东线工程双王城水库泵站的设计,利用水工模型试验和数值模拟相结合的方法,综合分析了泵站流道内的水流流态、压力分布等重要流场特性。研究表明,模型试验与数值模拟结果能够较好的吻合,数值模拟结果能够对模型试验数据提供补充和完善;入库泵站与出库涵洞组合布置方案在水动力学条件方面可行;原设计方案出库涵洞陡坡段存在负压,水流流态不稳。修改方案将出库涵洞节制闸放置在涵洞末端,可有效地解决负压问题,改善出库水流流态。模型试验及数值模拟结果为工程设计提供了科学的依据。

一维二维水动力模型耦合的城市洪水模拟

城市洪水模拟通常包括城市内河流模拟和城区平面漫流模拟。一维水动力学模型可以较好地模拟河流和水工建筑物的水流特征,二维水动力学模型模拟水平漫流可以取得令人满意的结果。而一维二维耦合模型可以充分发挥两种模型的各自特色和优势,解决两种模型分别使用时经常遇到的空间分辨率和计算精度等问题。本文通过建立一维二维水动力耦合模型,针对不同的典型降雨过程,对该模型系统进行验证和分析,并最终用于模拟济南市不同重现期下洪水淹没情况。模拟结果表明,该模型能够有效地模拟复杂市区降雨积水过程,能够提供可信度较高的城市洪水潜在风险评估,可为城市防汛预警决策提供技术指导。

龙滩水电站汛前消落水位优化及规律研究

龙滩水电站是红水河开发的控制性水库,开展龙滩水电站汛前消落水位优化研究,对流域防洪安全、供水安全、电网用电安全意义重大。在分析龙滩水电站汛前消落运行现状及调度需求的基础上,建立了龙滩水电站汛前消落优化调度模型,并通过进化算法对模型高效求解,然后在多年优化调度方案集的基础上对龙滩水电站优化消落水位规律进行深入分析,提炼龙滩水电站汛前消落水位优化调度规则。结果表明通过优化龙滩水电站汛前消落水位过程,能够显著提高梯级水库群的多年平均发电效益,所提炼的龙滩水电站汛前消落水位优化调度规则能在实际调度运行中提供技术支撑。

东江源头区生态清洁小流域建设探讨

寻乌县地处东江源头区,属于东江上中游国家级水土流失重点预防区,其流域水质与生态环境关系到香港及粤东城市的饮用水问题,在寻乌县东江源头区建设生态清洁小流域保护水源具有十分重大的意义。以东江源小流域为例,阐述了寻乌县东江源头区水土流失及人居环境现状,提出了建设生态清洁小流域关键技术,并依据本工程的实施情况给出了建设生态清洁小流域的几点建议。

2015～2016年珠江枯水期水量调度工作实践

由于珠江流域枯水期持续干旱少雨、上游来水偏枯以及河道下切等因素的共同影响,珠江口咸潮活动增强,上溯加剧,严重威胁澳门、珠海等珠江三角洲地区枯水期供水安全。为保障澳门、珠海等地枯水期供水安全,从2005年开始组织实施珠江枯水期水量调度。介绍了2015~2016年珠江枯水期水量调度实施情况,以及进一步做好枯水期水量调度工作的相关建议。

2016年珠江汛情及防汛工作

珠委 2016年，珠江入汛早，局部强降雨多发频发，西江干流发生超警洪水，中小河流超警多，部分地区洪涝灾害损失严重，

西江流域干支流水沙时空分布变化分析

采用南宁、贵港、大湟江口、梧州和高要站近60年的实测径流量和输沙量系列,从沿程变化、年际变化和年内变化三个方面分析了西江流域干支流水沙时空分布变化。结果表明:西江流域水沙主要来源于西江干流,各站年径流量、年输沙量基本随里程增加而增大;年径流量、年输沙量整体呈下降趋势,且干流浔江、西江河段下降趋势程度大于支流郁江河段,各站年径流量年代间基本呈“枯-丰-枯-丰-枯”变化,大湟江口、梧州和高要站年输沙量年代间呈“低-高-低-高-低”变化;西江流域干支流径流、输沙年内分配十分不均,大型水库建设均降低了径流、泥沙年内分配的不均匀性,使得汛期径流、泥沙占比均减低。

长洲水利枢纽汛末蓄水策略探讨

针对汛末水库防洪与兴利之间的矛盾,以2016年长洲水利枢纽汛末蓄水调度为例,在分析西江流域汛末洪水分布特点及汛末蓄水主要制约因素的基础上,采取预报预泄等调度技术,提出了汛末蓄水方案,并进行了防洪风险及效益分析。结果表明,在防洪风险可控的前提下,对汛末洪水实施风险管理,合理利用部分洪水资源,发挥水库工程综合效益具有显著的作用。

基于Fisher最优分割法的龙滩水库汛期分期研究

以龙滩水库1960-2015年日降水和日径流数据为基础,选取4种权重赋值法进行Fisher最优分割法的汛期分期特征向量计算,并对龙滩水库汛期最优分期数进行分析。结果表明:以旬为汛期分期划分单位的情况下,各类权重系数对分期结果影响较小。基于Fisher最优分割法的龙滩水库汛期分期结果能够较好地反映流域汛期的暴雨洪水变化特点,汛期最优分期数为5期。最优分期结果将汛期分为汛前过渡期(4月上旬至下旬)、前汛期(5月上旬至中旬)、主汛期(5月中旬至7月中旬)、后汛期(7月下旬至9月上旬)、汛后过渡期(9月中旬至10月下旬)。

基于Copula函数的长洲水利枢纽年最大洪水联合分布研究

年最大洪水量级和发生时间对水库安全防洪、综合效益发挥具有重要的意义。以长洲水利枢纽为例,采用Von Mises函数分布拟合洪水发生的时间概率分布,采用皮尔逊Ⅲ型函数拟合洪峰流量的概率分布,采用Frank Copula函数建立年最大洪水发生时间和洪峰流量两变量的联合分布,分析了长洲水利枢纽年最大洪水事件发生时间分布特征、联合重现期以及条件重现期。结果表明,Frank Copula函数建立的联合分布函数能够较好地拟合长洲水利枢纽年最大洪水两变量分布特征,可有效挖掘入库洪水信息,为水库优化调度和风险决策提供参考。

中小流域洪水全过程精准管控关键技术及实践应用

针对洪涝灾害多发且防洪工程体系相对薄弱的中小流域,从“四个链条”入手提出洪水全过程管控策略和关键技术,实现不同来源和组成的洪水造成的灾损动态评估与洪水实时调度决策之间的动态响应,并应用于珠江“22·6”特大洪水期间贺江大洪水防御。实践表明,研究提出的中小流域洪水全过程精准管控策略和技术,有助于提高防洪能力薄弱的中小流域防洪保障能力,最大限度减小洪水灾害带来的损失。

融合滨水空间设计的城市防洪工程 设计理念及实践

通过对国内外城市防洪工程设计的系统梳理和问题分析,认为城市防洪工程设计应由传统水利工程设计向融合城市规划、生态环境、园林景观等多部门多学科的新阶段发展,并提出融合滨水空间设计的城市防洪工程设计理念。通过改造连通区域水系、构建绿色柔性生态堤防、设计人水共享的滨水空间等关键措施,打造兼具城市公共服务功能的滨水空间,在保证防洪(潮)安全的前提下,能有效减少城市和水系之间生态廊道的阻隔,较好地实现水安全和水生态等综合效应,可有效促进城水和谐共生,城市高质量、可持续发展。

珠江“22·6”特大洪水水工程联合调度实践与思考

在水利部的领导下,水利部珠江水利委员会(以下简称“珠江委”)超前谋划、精心组织实施珠江流域水工程群联合调度,成功防御珠江“22·6”特大洪水,保障了珠江流域尤其是粤港澳大湾区防洪安全,有效减少了洪涝灾害损失。对珠江“22·6”特大洪水水工程群联合调度过程进行了全面复盘,梳理调度过程面临的严峻形势,分析了洪水发展过程不同阶段水工程群联合调度方式和调度效果,探讨了联合调度过程中存在的制约因素,提出了对策与建议,对流域强化水工程群联合调度工作提供参考。

基于高斯过程回归模型的径流短期预测研究

为寻求更为精确的径流量预测方法,研究利用传统BP神经网络、支持向量机(SVM)以及高斯过程回归(GP)三种模型对径流量进行预测,并以广西天峨水文站日入库径流量为例进行预测实践和分析。结果表明,高斯过程回归模型对径流短期预测具有较高精度,预测平均相对误差绝对值为1.29%,最大相对误差绝对值为2.71%,预测精度和泛化能力均优于传统BP神经网络模型和支持向量机模型,是进一步提高径流预测精度的有效方法。

基于WebGIS的中珠联围洪涝预报预警系统

为解决前山河流域中珠联围防洪排涝矛盾突出的问题,基于水文学与水动力学模型耦合原理,搭建了中珠联围水文水动力耦合模型,并在此基础上采用WebGIS、大数据、云计算和人工智能等新一代信息技术,研究开发了基于WebGIS的中珠联围洪涝预报预警系统,提供监测监控、预报预警、洪涝模拟、风险展示等综合功能,实现了对雨水情信息的实时监控和预报及对洪水淹没、风险预警的可视化展示;通过使用三维GIS与BIM等渲染技术,更加丰富生动地展示了洪涝演进过程与成灾风险区域,实现了洪水预警由点到线、面的飞跃。系统有效地提升了中珠联围地区洪涝风险管理能力,可为避险减灾提供决策依据。

珠江三角洲水文水动力耦合模型研究

粤港澳大湾区国家战略的实施对珠江三角洲河网区防洪保安提出了更高的要求。珠江三角洲地区除受本地暴雨影响外,上游受西、北、东江干流洪水威胁,下游受台风暴潮影响,洪涝灾害成因复杂,急需对珠江三角洲的洪涝特性进行深入研究,而数学模型是最为经济便捷的研究方式。水文水动力耦合模型是当前的研究热点,在珠江三角洲地区,水文水动力耦合模型大范围、跨区域的应用仍是空白。以珠江三角洲为研究区域,以具有三角洲洪涝特色的前山河流域中珠联围为重点研究区域,采用紧密耦合的方式,构建珠江三角洲水文水动力耦合模型。将研究区域的水动力模型与重点研究区域的水文模型耦合,采用2020年6月和2008年6月的实测水文资料进行了率定与验证计算。计算结果表明:模型计算值与实测值吻合较好,满足精度要求,可投入使用。本研究可为大湾区防洪保安研究及相关业务奠定技术基础,为国家战略的顺利实施提供保障。