趋势变异条件下非一致性洪水频率计算方法的择优比较分析——以洞庭湖区弥陀寺站为例

受到全球气候变化和大规模人类活动等变化环境的影响,特别是长江三峡水库、葛洲坝电站等大型水电工程的兴建,洞庭湖区各站点的洪水序列发生了变异,并引发了洪水频率分布的非一致性问题。以洞庭湖区内弥陀寺站为例,采用线性趋势、非线性趋势、小波分析及希尔伯特-黄变换四种考虑趋势变异的非一致性洪水频率计算方法推求了年最大洪峰流量的频率分布,并进行了四种方法的择优比较分析。结果显示弥陀寺站年最大洪峰流量序列的均值存在显著下降趋势变异,四种方法推求的过去和现状条件下频率曲线的差异较小,而对未来时期的预测差异较大;经择优度计算与比较分析,基于非线性趋势方法所得结果为最优,且进一步得出年最大洪峰流量的频率分布在过去、现状和未来三个时期存在显著的差异,将直接影响洞庭湖区内弥陀寺站附近堤防的安全评价和区域防洪规划。

20世纪90年代湖南省洪灾原因分析及减灾对策

从水文、气象、经济、人类活动等多种视角,分析了20世纪90年代湖南省洪灾形成的原因,提出了降低洪水灾害的措施与建议。

双牌水库洪水预报及调度自动化系统研究

根据双牌水库水情自动测报系统要求，结合该水库的流域和工程特性，应用新安江模型、ＡＰＩ模型及动态规划等，对该水库洪水预报及调度进行了系统研究。

湖南“96.7”洪水概况

1996年7月初，由于特殊的天气系统，湖南省湘西北出现暴雨到大暴雨，受高空低槽影响暴雨带自北向南移，13～19日，暴雨区主要分布在泥水和资水流域。这次暴雨降雨面积广，强度大，致洪暴雨在资、流水流域重复发生，形成百年难遇的大洪水。柘溪、五强溪、凤滩等大型水库在这次洪灾中，拦洪削峰，发挥了重大作用。

HEC-HMS模型在武水流域山洪预报中的应用

山洪灾害常造成重大经济损失甚至人员伤亡。以湖南湘江武水流域为例,基于地理信息系统和遥感技术的水文模型集成系统为山洪预报提供了新的思路,在解译了研究流域2010年土地利用类型数据的基础上,采用HEC-HMS水文模型对武水流域各场次洪水进行模拟预报,利用DEM及流域出口信息划分子流域计算单元,利用遥感影像结合GIS技术提取流域信息,采用SCS径流曲线法进行产流计算,采用SCS单位线法计算直接径流,利用马斯京根法进行河道汇流演进,运用指数退水模型模拟流域基流,并以2000—2008年的17场实测洪水数据进行参数的率定,用2009—2014年的10场典型洪水进行验证。结果表明:模型率定期17场洪水洪峰流量相对误差绝对值均<20%,模拟合格率达到100%,峰现时差均≤1 h,绝对平均Nash效率系数为0.816,率定出的水文参数准确有效;验证期的10场洪水,洪峰流量相对误差合格率达90%,峰现时差均<1 h,Nash效率系数均>0.7。HEC-HMS水文模型在武水流域模拟效果较好,可应用于该流域山洪预报工作,且相较于多峰洪水,单峰洪水的模拟效果更佳。

变化环境下洞庭湖洪水变异规律及防洪安全评价研究展望

在全球气候变化和高强度的人类活动影响下,许多流域和地区的天然水文序列的一致性遭到破坏。对于洞庭湖流域,其洪水要素序列发生了明显变异,使得基于一致性的洪水频率计算方法不再满足实际需求,也无法作为防洪安全评价的主要依据。研究适用于变化环境的非一致性洪水的防洪安全评价方法变得尤为重要。围绕变化环境下的水文变异问题,首先梳理总结了相关研究成果和主要方法,然后综述了非一致性洪水频率计算的研究进展和区域水安全评价的基本方法,并重点对目前研究中存在的不足进行了说明。在此基础上,围绕如何探索变化环境下洞庭湖洪水规律识别和科学防洪安全评价问题,指出了未来研究需要重点关注和解决的科学问题。

浅谈“碧利斯”强热带风暴

由于受第4号强热带风暴“碧利斯”外围云系影响,2006年7月14～16日,位于湖南省湘东南部的郴州、永州和衡阳等地普降暴雨和大暴雨,郴州市资兴、永兴、汝城等县出现了历史罕见的特大暴雨,发生了十分严重的山洪灾害,致使湘江一级支流耒水发生了100年一遇超历史特大洪水,湘江干流全线超警告急,“碧利斯”在郴州部分地区带来的水汽之多,形成的暴雨强度之大、影响的范围之广,暴雨历时之长、产生的水量之多,造成的灾害之重,创造了有资料以来的历史之最,和历史上其它影响湘南的台风相比更加怪异凶狠,出乎意料,防御难度大。

洞庭湖环保疏浚生态系统恢复效益研究

洞庭湖是长江中游的重要调蓄湖泊，由于接纳湘、资、沅、澧四水和长江三口洪水、泥沙，造成淤塞河道湖泊泥沙淤积，洪水位抬高。在加重湖区的防洪负担、造成严重洪涝灾害的同时，也降低了湖泊水体的稀释自净能力和水环境承载能力，使湖区生态环境严重恶化。根据洞庭湖环境疏浚规划，通过对典型河段疏浚前后水情、水环境承载能力和自然生态条件变化等的深入分析，定量与定性相结合对洞庭湖环保疏浚的生态系统恢复效益等进行了研究和预测。

洞庭湖河湖疏浚综合效益研究

根据洞庭湖河湖疏浚规划,通过对典型河段疏浚前后水情、水环境质量及承载能力变化的深入分析,定量与定性相结合对洞庭湖河湖疏浚的防洪减灾效益、水环境修复效益和生态系统恢复效益等进行了分析研究和预测。

洞庭湖河湖疏浚综合效益研究

洞庭湖是长江中游的重要调蓄湖泊,但由于接纳湘、资、沅、澧四水和长江三口洪水、泥沙,造成湖内河道淤塞、湖泊泥沙淤积,洪水位抬高,在加重湖区的防洪负担、造成严重的洪涝灾害的同时,降低湖泊水体的稀释自净能力和水环境承载能力,使湖区生态环境恶化。本文根据洞庭湖河湖疏浚规划,对典型河段疏浚前后水情、水环境质量及承载能力变化分析,定量与定性相结合对洞庭湖河湖疏浚的防洪减灾效益、水环境修复效益和生态系统恢复效益等进行了分析研究和预测。

洞庭湖环保疏浚生态系统恢复效益研究

洞庭湖环境疏浚后可降低湖区高洪水位,有利于提高水环境容量。经计算,整个疏挖工程完工后,全湖CODMn的浓度可降低0.3mg/L,水环境容量可达到74460t/年。疏浚对洞庭湖生态系统恢复具有十分显著的效益:(1)河湖疏挖将抑制洲滩湿地向水面的发展,有利于洞庭湖湿地的稳定;(2)极大改善湖区生态环境,湖区动植物无论在种类、数量和质量上都将会发生新的变化;(3)将破坏湿地的阶段性积水、调整主要植被覆盖度和植物群落类型,改变钉螺的孳生的环境因子,降低土壤含水量和地下水水位,造成不利于钉螺生长的环境,可以有效地控制钉螺的孳生和限制钉螺的生长;(4)降低地下水位,抑制和缓解稻田土壤次生潜育化,而且湖泊底泥含有丰富氮、磷、钾等多种营养元素,可以调整土壤结构,增强土壤肥力,促进洞庭湖区农业的可持续发展;(5)为洞庭湖区的景观恢复和生态旅游开发提供环境技术支持。

洞庭湖河湖疏浚防洪减灾效益研究

洞庭湖是长江中游的重要调蓄湖泊,但由于接纳湘、资、沅、澧四水和长江三口洪水、泥沙,使得河道湖泊泥沙淤积,洪水位抬高,在不断加重湖区的防洪负担的同时,造成严重的洪涝灾害。根据洞庭湖河湖疏浚规划,通过对典型河段疏浚前后水情、堤防防洪能力和内湖自排时间等的变化的深人分析,定量与定性相结合对洞庭湖河湖疏浚的防洪减灾效益进行了分析研究和预测。

洞庭湖三口洪峰流量和水位变异特性分析

近几十年来,受荆江裁弯、葛洲坝工程运用、三峡水库拦蓄调度、洞庭湖治理以及长江上游水土保持措施等因素的综合影响,洞庭湖三口(松滋口、太平口和藕池口)的水文情势发生了显著变化,给湖区防洪、水资源、水生态、水环境等造成一系列影响.为了深入认识三口洪水发生的复杂变化,本文采用水文变异诊断系统和Zivot-Andrews结构突变单位根检验方法,对三口各水文站点的年最大洪峰流量和年最高洪峰水位序列进行变异诊断,并对其变异特性和变异原因进行分析.结果表明,各站点洪峰流量序列的变异具有较好的一致性;受分流能力变化和上游来流变化的影响,三口各站点的洪峰流量多呈现方向向下的趋势变异;受到洪道冲刷、流量减小、顶托减弱、洪道上下游落差增大的影响,三口各站点洪峰水位在2004年均发生方向向下的跳跃变异.

1961—2012年蒸水流域径流演变规律研究

利用湘江一级支流蒸水流域控制站神山头水文站近50a的径流量实测数据和流域内及邻近的7个气象站同期日降水观测数据,应用Mann-Kendall趋势检验和突变分析、距平累积曲线、双累积曲线等方法分析了1961—2012年蒸水流域径流量和降水量变化的趋势性及阶段性,定量评价了降水和人类活动对流域径流量变化的影响程度。结果表明:蒸水流域径流量和降水量变化阶段性明显,都经历了枯水期和丰水期2个时期;年径流量和年降水量整体呈上升趋势,但径流量上升趋势较降水量更为显著,径流量的突变年份为1988年,降水量的突变年份为1991年,突变年份之后在降水和人类活动的共同影响下径流量明显增大,人类活动对径流量增大的贡献率为75.74%,降水对径流量增大的贡献率为24.26%。目前人类活动是蒸水流域径流变化的主要影响因素,人类可以通过合理的活动在一定程度上调节径流量。

1998年洞庭湖流域特大暴雨的雨水情分析

应用１９９８ 年汛期湖南省９７ 个气象站、２００ 多个水文站的雨量、水文资料，分析了同期洞庭湖流域特大暴雨洪涝的雨水情概况和基本特征。

城陵矶站实时洪水预报和分洪调度模型

本文提出了适合湖泊水网区的,有若干个输入通过湖泊调蓄联结下游湖泊或水道出流的复杂系统的实时洪水预报和分洪调度模型。实时洪水预报由线性扰动模型估算系统状态,再用自回归模型进行实时校正。因湖区各断面的水位流量关系呈各式绳套,需通过水力学方法改正为单值关系,以实现水位流量过程的转化。分洪调度中,分蓄洪水量的计算用多个约束条件的调洪演算实现。本文对上述三个方面从理论到实践进行了较详细的阐述,并在洞庭湖区出口城陵矶站的实时洪水预报和分洪调度中应用,获得成功。

三峡水库蓄水期不同调度方案对洞庭湖出口水位的影响

洞庭湖水情受到长江和四水的综合影响,因此三峡水库蓄水运行必将对洞庭湖出口水位产生影响。通过构建模型对洞庭湖出口的水位过程进行模拟,以三峡出库日均流量、洞庭湖四水合成日均流量为输入,城陵矶站日水位过程为输出,以量化和分析城陵矶水位变化受三峡水库调度的影响。通过三峡入库流量代替出库流量,还原自然状态下的水位过程,并根据各调度方案计算的出库流量模拟各调度方案下城陵矶的水位变化过程。对比各调度方案下三峡水库蓄泄水对洞庭湖出口水位的影响可以发现:各蓄水方案对洞庭湖出口水位都造成了一定的影响,起蓄时间较早的方案影响时间较长,整体上平均水位变化也较大,但起蓄后水位变化较为平缓;起蓄时间较晚的方案影响时间较短,整体上平均水位变化相对较小,但起蓄后水位变化较为剧烈。考虑到不同年份和不同来水类型情况对洞庭湖出口水位的影响存在差异,各蓄水方案的优劣需要具体分析和讨论。

洞庭湖河湖疏浚综合效益研究

洞庭湖是长江中游的重要渊蓄湖泊，但甫于接纳湘、资、沅、澧四水和长江三口洪水、泥沙，造成淤塞河道，湖泊泥沙淤积，洪水位抬高，在加重湖区的防洪负担、造成严重的洪涝灾害的同时，降低湖泊水体的稀释自净能力和水环境承载能力，湖区生态环境的恶化。根据洞庭湖河湖疏浚规划，通过对典型河段疏浚前后水情、水环境质量及承载能力变化的深入分析，定量与定性相结合，对洞庭湖河湖疏浚的防洪减灾效益、水环境修复效益和生态系统恢复效益等进行了分析研究和预测。

螺山站水位流量关系变化研究

螺山站处在长江中游防洪形势最为险恶的河段，其水位流量关系的变化事关防汛大局。根据1954至1999年间的16个高洪典型年的长系列实测水位流量资料，采用单值化水位流量关系曲线和非恒定流水位流量关系模型的比较，对螺山站水位流量关系的变化进行分析。综合分析结果表明：下荆江系统裁弯后，螺山水位流量关系逐渐左移，同流量下水位逐渐抬高，螺山断面的泄流能力已发生显著变化。