基于数据与机理驱动的密云水库洪水预报技术研究及应用

密云水库作为北京市重要的防洪控制工程、地表饮用水水源地和水资源战略储备基地,其安全运行对首都防洪安全、供水安全和生态安全至关重要。近年,在“自然-人工”二元因素的作用及影响下,流域的产汇流特征发生了很大变化,高水位运行对水库洪水预报精度提出了更高要求,原有的洪水预报模型系统已经不能满足需求。在原洪水预报模型系统的基础上,以密云水库上游流域作为研究对象,系统研究了高强度人类活动影响的水文模拟技术、水文模型参数高效率定技术、基于数据驱动的洪水预报技术、基于贝叶斯平均的多模型集合预报技术,并对其进行应用。结果表明:机理驱动模型在洪峰预测上精度更高,但呈现低谷且峰现时间滞后特点;数据驱动模型的峰现时间预测更准,洪峰预报精度整体上不如机理驱动模型;集成两类模型的贝叶斯平均贴近实际过程,预报精度大幅度提高。

密云水库遥测水位误差分析

按照《水位观测标准》,选取高、中、低各级人工观测与遥测的同时间水位资料,各级水位30个测点以上连续观测的资料,对密云水库遥测水位进行了误差分析。按规范要求统计了置信水平95%的综合不确定度及系统误差,统计分析结果均符合《水位观测标准》(GBJ138-90)对遥测水位比测误差的控制规定。

密云水库流域“21·7”与“23·7”暴雨洪水对比分析

近年来,极端天气呈多发、频发态势。2021年密云水库创历史高水位155.30 m,流域年平均降水量为建库以来历史第一,年来水量为历史第二,“21·7”场次暴雨洪水是近年来密云水库流域典型暴雨洪水;而“23·7”暴雨洪水是近年来受台风影响的旱涝急转的典型暴雨洪水。通过2场暴雨洪水的降雨、洪水过程情况对比分析,总结密云水库流域暴雨成因、时空分布特征、洪水特性和演变规律。研究成果为密云水库典型暴雨洪水预报提供借鉴,为水旱灾害防御工作提供参考。

潮白河生态补水对密云水库工程及防洪的影响研究

研究了2018年以来潮白河生态补水对密云水库工程及防洪的影响,重点研究了补水对水库工程、河道堤防及水库防洪方面的影响。研究表明:针对生态补水,水库机闸设施总体运行良好,可确保同量级洪水的行洪安全;然而水库下游河道堤防存在较大的风险隐患,堤防质量亟需进行安全鉴定;适时适量进行生态补水既可以产生很好的生态效益,还可以为水库腾出防洪库容,有利于水库的防汛调度。本文还对水库输泄水工程及下游河道的行洪能力进行了调查分析,就目前存在问题进行了思考,提出了建议。本研究对于密云水库的补水具有重要的指导意义。

密云水库2021年雨水情分析

2021年,密云水库降雨量丰沛,流域覆盖面广,持续时间长、分布不均,暴雨中心多集中在库区和区间,汛期降雨为年度主要来水。通过对2021年密云水库降雨、来水、调度等数据进行统计和分析,总结降雨时空分布特征,为密云水库水旱灾害防御工作提供数据支撑。

高水位条件下密云水库应对极端暴雨的调度模式研究

自南水北调通水以来,密云水库蓄水连年上升,直至2021年突破历史最高水位,蓄水量达到新的历史最高值。水库在高水位条件下运行对应的风险及调度所需的条件也随之发生变化,分析现状高水位条件下流域发生极端暴雨对于水库的安全运行至关重要。基于流域降雨资料,结合2012年“7·21”房山暴雨、2016年“7·20”北京大暴雨、2021年郑州“7·20”特大暴雨、“10·5”山西暴雨等极端降雨过程,模拟水库在典型暴雨下开展洪水预报及水库调度的时间与冗余空间,分析其在现状高水位运行条件下的调度模式,为水库安全调度与管理提供决策支撑。