小型水库防洪预警指标体系设计及应用研究

我国小型水库量大面广,由于历史原因及小水库流域特点,水库自身及下游地区防洪安全风险问题突出,小型水库安全是我国水库安全度汛工作的关键要害。针对小型水库防洪预警在精准性、时效性和兼顾自身与下游3个方面的需求,提出实时雨量预警、预报雨量预警、实时水位预警和流量预警相结合的预警方式,并构建相应预警指标体系,在安徽省小型水库预报预警系统建设项目中进行了应用。

基于模糊综合评价法的安徽省旱情等级评估

2019年8月中旬开始,受高温、无有效降雨等多重因素影响,安徽省遭遇近40 a最严重阶段性夏伏旱和大范围持续性秋旱,干旱持续时间长,影响范围广。为了确定此次旱情等级,采用降水量距平百分率、连续无雨日数、土壤相对湿度等指标进行区域单指标旱情等级评估,并结合模糊综合评价方法,确定此次安徽省旱情等级。结果表明:2019年安徽省伏秋时期发生了严重干旱,其中芜湖、铜陵、池州、安庆市为特大干旱,合肥、滁州、六安、马鞍山、黄山市为严重干旱,宣城市为中度干旱。模糊综合评价法考虑了每个指标之间的相互关系,评价结果与实际情况较为接近,可为其他地区旱情等级评估提供参考。

降雨微分响应修正在港口湾水库洪水预报中的适用性分析

港口湾水库位于长江南岸一级支流水阳江上游支流西津河上,对水阳江流域防洪起着重要作用。降雨微分响应修正是基于系统和微分角度的模型误差修正方法,将该方法应用于港口湾水库流域,对该流域23场历史洪水分别进行雨量单站微分响应与流域平均微分响应2种模式的修正计算。计算结果表明,2种模式的降雨微分响应修正方法在不损失预见期的情况下均能够有效地提高港口湾水库洪水预报的精度,值得进一步研究与推广。

安徽省2022年旱情分析评价

为了解安徽省2022年旱情情况及特点,分别对淮河以北和淮河以南地区旱情进行分析,选择来水量距平百分率、地下水埋深变化率、降水量距平百分数及土壤相对湿度4个指标建立干旱指标评价体系,对淮河以南和淮河以北地区研究区域进行了单指标评价,并使用模糊综合评价法对旱情进行综合评价。评价表明,安徽省淮河以北2022年春末夏初旱情等级为中度干旱,淮河以南7月11日出梅后至10月初旱情等级为严重干旱。研究结果可为安徽省旱情评价和防灾减灾提供参考。

基于遥测系统的大别山区水库预报调度系统应用分析

在遥测系统的基础上建立的大别山区预报调度系统,充分利用计算机技术和水文预报技术。实现了雨量、水文的自动插补和水库调度的自动化,并在“05.9”大别山暴雨洪水中得到检验。系统的建成满足了当前水库防汛信息化、预报精度、时效高要求的需要,可以应用于类似山区水库。

基于洪量的淮河中游中小洪水调度方式探讨

淮河河道坡度上游大、中游缓,上游洪水汇到中游后,流速变缓,洪水在中游聚集。洪量经常超过中游河道泄洪能力,致使淮河中游两岸蓄滞洪区应用频繁。淮河中游行蓄洪区应用主要是滞蓄、分泄超出河道行洪能力的洪量。通过对淮河中游重要节点历史1d、3d洪量与最高水位相关分析,提出了最大1d、3d洪量与最高水位相结合的调度思路。在实时调度中,如预测1d洪量较大时,根据相关关系调度时重点消减1d洪量;如预测3d洪量较大时,主要消减3d洪量。该方法利用2003、2007年淮河流域洪水进行了验证,从1d、3d洪量对洪水进行调度,有助于控制洪水量级,减轻洪水危害。

基于气象水文数据融合的小型水库监测预警系统建设

我国小型水库数量多、运行风险大、病险率高,小型水库安全度汛问题十分突出,每年都有相当数量小型水库出险或垮坝。针对小型水库预报预见期短、预警难度大的特点,基于小型水库监测数据,在实况降雨的基础上,融合气象预报降雨,采用水位-库容-纳雨能力-预报降水“四轴三相”的预警技术来提升小型水库预警能力。应用表明,基于气象水文融合技术的小型水库雨水情信息服务及预警系统,提高了小型水库信息管理效率,强化了水库信息安全管理,有效延长了预警预见期,提升了预报预警能力,对于小型水库防洪度汛管理具有重要的应用价值。

安徽省土壤田间持水量测定与分析

本文介绍了土壤田间持水量测定方法,并通过对安徽省田间持水量测定成果分析,提交了了安徽省的田间持水量空间分布成果,得出田间持水量在垂向分布上自表层向下随深度减小,自苗期到成熟期随着作物生长而减小的特点。

淮河中游河段河道汇流参数的优化分析

利用1998-2005年的洪水资料对马斯京根模型参数进行优选,优选润河集、横排头、阜阳闸至正阳关最优的河道汇流参数,并对该优选参数值进行验证,预报洪水过程平均不确定性系数在0.85以上,预测洪峰流量误差控制在8%以内,达到较高预报作业精度。

综合误差系数在新安江模型参数全局优化中的应用

采用SCE-UA算法以及综合误差系数的方法构建考虑多因素的单目标函数,并将其应用于新安江模型的参数率定。以皖南山区芦溪流域为例,分别对流域的日径流过程及次洪过程进行模拟,均取得良好的应用效果。研究结果表明,在目标函数中考虑多个精度评定指标,能够使新安江模型模拟结果的整体效果很好,进而更准确地描述流域的水文过程。

长江流域安徽段2016年暴雨洪水成因分析

2016年6月18日~7月21日,长江流域安徽段发生暴雨洪水,最大3d、7d雨量位居历史第一,重现期大于50年一遇,最大15d雨量位居历史第二,重现期接近50年一遇,至7月5日长江安徽段全线超警戒水位,给长江流域安徽段造成较为严重的洪涝灾害。收集、整理了本次暴雨洪水的资料,对暴雨的过程和成因进行了分析,并结合历史特征年资料进行了比较。结果表明:强降雨、降雨的空间分布以及前期长江底水高是2016年洪水总体水平位居历史第二的主要因素。

淮河中游汛期--非汛期洪污调度数学模型

针对淮河中游防洪及防污调度的实际需求,在流域现有水文信息平台和水文预报系统的基础上,以一维模拟为主线,通过对水工建筑物、行蓄洪区等河网要素的概化处理,构建了淮河中游汛期-非汛期全过程防洪防污一体化数学模型。模型主要由水文预报模拟、河道水动力模拟、闸坝泵调度模拟、行蓄洪区蓄行功能模拟及河道水质模拟等功能模块组成,并采用水文-水动力-水质相耦合的集成措施,实现淮河中游多闸坝,多行蓄洪区水量水质的联合计算。模型复演了淮河近年来发生的典型洪水事件和水污染物事件,并和实测值进行了比较。结果表明,所建模型能够准确客观地描述研究区的洪水演进规律和污染物输移扩散规律,根据调度准则,汛期可给出任意断面水位、流量要素及行蓄洪区进出洪量等信息,非汛期可以获取污染团下泄的详细过程,为全年淮河中游闸坝群的洪污调度提供模型支撑。

基于数字高程模型的流域地貌特征提取及其规律研究

流域的地形地貌特征对流域水文响应具有重要影响,是水文学研究中必须考虑的因素。基于数字高程模型,对皖南山区内36个流域进行了数字化,提取了流域地貌特征信息,并对其规律进行了分析。结果表明,皖南山区流域的面积坡度、河道平均坡度与流域面积成反比关系,主河道长与流域面积成正比关系,且均可建立较好的幂函数关系,由此建立了流域面积坡度与河网蓄水消退系数的定量关系。同时,生成了流域地形指数分布曲线与地貌瞬时单位线,为皖南山区无资料流域的水文模型研究奠定了基础。

2016年安徽省长江流域暴雨洪水特性分析

2016年6月18日至7月21日,安徽省长江流域发生暴雨洪水(主降雨集中在6月18日至7月5日),最大3,7 d降雨量位居历史第一,重现期大于50 a一遇,最大15 d降雨量位居历史第二,重现期接近50 a一遇,至7月5日长江安徽段全线超警戒水位。通过收集、整理此次暴雨洪水的资料,对该次暴雨的过程和成因进行了分析,结合历史特征年资料进行比较,指出强降雨的空间分布以及前期长江底水等是影响此次洪水历史排位(即汛情危急程度)的重要因素。根据此次暴雨洪水的分析,以便为今后防汛减灾,洪水预报等提供借鉴。

防洪“四预”数字孪生技术及应用研究

在防洪“四预”(预报、预警、预演、预案)试点应用的基础上,研究了支持防洪“四预”的几项核心数字孪生技术,同时归纳了相关应用,为智慧水利建设提供借鉴。以防洪应用实际需求为驱动,研究防洪“四预”数字孪生技术框架,以数字孪生“虚实映射”的主要特征为主线,研究支撑“虚实映射”的数字流域模拟系统、数字化场景和“孪生体”状态同步等核心数字孪生技术。同时,归纳出虚拟化监控、水利工程巡查、远程控制和智能化决策等几类数字孪生技术应用。通过研究得出,数字孪生技术对于防洪“四预”来说具有较好的应用价值,在技术方面也具有可行性,值得进一步研究和发展。

基于多流域同步率定的HBV模型参数移植方法研究

无资料地区洪水预报是水文学研究的难点之一。为提高无资料地区HBV模型参数移植的精度,以安徽屯溪流域为例,基于多目标优化函数实现多个流域HBV模型同步率定,获得同时适用于多个流域的模型参数,并对参数的移植效果进行验证。结果表明:基于单个流域率定的参数移植不确定性较高,移植效果不稳定;多流域同步率定的参数移植效果普遍较优,能够有效提高无资料地区参数移植稳定性和洪水预报的精度。

基于改进遗传算法的水库群防洪联合优化调度研究及其应用

“预演”是流域防洪“四预”的重要环节,进行大型水库或水库群的调度计算,是“预演”的重要手段,对不同调度方案结果进行分析,是确定“预案”的前提和基础。水库群防洪联合优化调度是一项重要的可以提高水库防洪能力的非工程性防洪措施,起到调节洪峰、储蓄洪水、减轻甚至避免洪涝灾害的作用。以淮河干流王家坝以上流域的出山店、南湾及宿鸭湖3座大型水库为例,以2020年7月场次洪水作为输入,改变其以往独立的、按规则调度的方式,在保障下游防洪安全的前提下,以3座水库占用的最大防洪库容之和最小为目标进行水库群防洪联合优化调度,并建立相应模型通过改进遗传算法对其进行求解。结果表明,改进的遗传算法节省了模型用于确定惩罚系数的时间并使模型应用更为便捷,相较于规则调度,优化调度可以保证该流域水库及下游控制站点的安全,同时3座水库占用的库容总和可减少1.23亿m3。

2020年梅雨期长江流域安徽区域暴雨洪水过程及特性分析

为总结2020年暴雨洪水特性,详细分析了2020年暴雨洪水过程,介绍了水库调度及圩区分洪情况。结果表明:2020年梅雨期时间长,降雨强度大,累计雨量大。洪水呈现范围广、总量大、高水位持续时间长的特点。长江干流高水位受安徽区间洪水影响大,滁河洪水以滁河干流襄河口以上来水为主。研究成果可为长江流域安徽区域防汛工作提供参考。

安徽省防御“利奇马”台风工作启示

2019年8月10日,201909号台风“利奇马”重创皖南山区天目山脉西侧,安徽宁国市水阳江上游中津河、东津河发生超历史记录洪水,水文部门及时预警,政府有序组织人员转移,避免宁国市城区重大人员伤亡。东津河上游因特大暴雨引发山体滑坡、泥石流灾害,发生人员伤亡。经过调查考证,暴雨区短历时降雨量超过实测历史极值,重现期超过50a、甚至局部超过100a,也是灾害发生的主要原因,中津河、东津河上游人类活动影响导致次生灾害加剧,宁国市城区东津河治理依然存在明显短板。

水文气象融合技术在山丘区中小河流预警中的应用

山洪灾害是当前我国自然灾害造成人员伤亡的主要灾种,我国因洪水影响致亡人数中,山洪影响致亡比例占70%以上。安徽省地处华东腹地,位于暖温带与亚热带的过渡带,气候多变,暴雨频发。皖南山区、大别山区地势陡峭,是安徽暴雨中心区域,历来受山洪影响频繁。山丘区因山高谷深,溪河密集,降雨迅速转化为水流,且汇集快、流速大,降雨后很短时间就会形成灾害,预警预报难度大。及时预警和提供通俗易懂的预警信息变得尤为重要。