江河断面分级分期旱限水位(流量)确定方法

江河断面旱限水位(流量)是流域干旱预警的重要指标,可作为启动流域抗旱应急响应、指导水利工程开展抗旱调度的重要依据。本文针对江河断面旱限水位的相关概念和技术问题,完善了江河断面旱限水位(流量)的内涵,指出其是表征河流进入低枯状态即将产生社会经济与生态环境缺水风险的水位(流量)阈值。考虑不同干旱程度及干旱期用水规律,从分级分期的角度提出适用于不同类型河段的江河断面分级分期旱限水位(流量)确定方法。通过对渭河临潼断面和抚河廖家湾断面的实例应用,验证了算法对资源约束型和综合约束型断面的适用性和合理性。本研究为水旱灾害防御部门制定江河断面旱限水位(流量)提供了通用算法,能够为干旱预警决策提供科学依据和技术支撑。

基于RAGA的分布式水文模型参数分类优化方法研究

计算效率低及异参同效(局部优化)是分布式水文模型参数优化研究中存在的主要问题。本文基于RAGA(基于实数编码的加速遗传算法),提出一种分布式水文模型参数分类优化方法,将需要率定的参数根据物理意义分成若干类,逐类进行优化。这种方法可降低待优化参数的维度,一方面可以提高优化计算的速度,另一方面可以在一定程度上逼近全局最优,减少异参同效的问题。本文采用分布式水文模型WEP-L(Water and Energy Processesin Large Scale Basin)模型,针对黄河流域玛曲水文站以上区域1997—2000年逐月流量过程进行参数率定,并对2006—2016年系列进行验证。对比参数不分类优化方法,发现采用参数分类优化方法后,WEP-L模型参数优化的速度提高37%左右,纳什效率系数(NSE)从0.739提高到0.829。说明参数分类优化方法既可以节约时间,又可以保证优化算法的全局性,提高模拟的精度。

基于宽浅式破坏原则的水库旱限水位优化方法

针对旱限水位计算过程中干旱期需水多采用经验性调整系数确定存在主观性较强、合理性不足等问题,基于宽浅式破坏原则,以枯水年内月缺水率均值及其标准差最小为目标优化干旱期分行业需水,提出了水库旱限水位优化方法。以汾河水库与汾河二库为例进行优化效果分析,验证方法的合理性和可行性,结果表明:以优化后的旱限水位指导水库调度,可降低枯水年内的月缺水率均值及标准差;以50%作为严重缺水率阈值,优化后的旱限水位能够有效降低严重缺水月数;在连枯水年内,优化后旱限水位控制水库调度效果明显优于未优化的旱限水位,优化后旱限水位能够降低严重缺水情况的发生频率,符合枯水年内宽浅式破坏要求;旱限水位的设置保障了枯水年内各行业的用水安全,可减少极端缺水情况的发生,为旱灾防御指挥决策提供依据。

基于逆序递推的水库分级分期旱限水位确定方法研究

开展水库旱限水位确定技术研究,对于科学指导水库抗旱调度具有重要的意义。因此本文在旱限水位内涵解析的基础上,提出一种水库分级分期旱限水位计算新方法,充分考虑不同的干旱等级、不同行业年内需水过程的差异,采用逆序递推算法得到水库分级分期旱限水位。以山西省张峰水库作为研究对象,计算得到汛期、枯水期、农业灌溉期的旱警水位分别为756.5 m,756.2 m,754.5 m,旱保水位分别为735.8 m,730.7 m,728.2 m。通过方法对比分析,发现新的计算方法能够对更多的行业、更长的时段进行供水改善,在指导水库抗旱调度,提升水利工程群干旱防御能力方面具有显著优势。

基于双层滑动的水库旱限水位确定算法

旱限水位是水库抗旱预警的重要指标,可作为水库开展抗旱调度的重要依据,开展不同类型水库旱限水位确定算法研究,对水库旱限水位的推广及提升干旱主动防御能力有重要意义。本文探讨了水库旱限水位的概念内涵,认为水库旱限水位是在干旱缺水条件下水库供水系统达到临界平衡的水位阈值。通过引入调度期、保证期等双层控制期,提出了适用于多年调节、年调节、季调节水库的旱限水位双层滑动算法,并且形成了旱限水位控制下的水库抗旱调度策略。通过对张峰水库与和川水库进行案例分析,验证了双层滑动算法对于多年调节水库和季调节水库的可行性与合理性,结果表明,通过设定旱限水位,可以在干旱前期预留水量,有效缓解干旱年份的严重缺水情况,各个行业的缺水率和严重缺水时段均有显著减少。本研究为水旱灾害防御部门制定水库旱限水位、指导水库抗旱调度提供了一套通用算法,能够为干旱防御决策提供科学依据和技术支撑。

梯级水库旱限水量确定方法研究

在水库分级分期旱限水量确定方法的基础上,将梯级水库进行聚合,提出了聚合水库旱限水量确定方法。以汾河水库和汾河二库为研究对象,将两个水库概化成聚合水库,采用逆序递推的方法确定聚合水库的旱限水量,得到聚合水库在枯水期、农业灌溉期的旱警水量分别为29937万、23945万m^(3),旱保水量分别为18982万、13501万m^(3)。设置旱限水量后,典型干旱年(1965年6月—1966年5月)生活缺水月数从3个月降低至0,生态和工业缺水月数从5个月降为1个月;生活、工业和生态缺水量降低了2717万m^(3),农业缺水量增加了641万m^(3),可以看出旱限水量的制定对跨年干旱起到了调节作用。从各行业整体供水利益角度考虑,农业遭受的损失仍在可接受范围内,缺水量增加不大。旱限水量设置后,可通过小幅减少农业用水量,显著增加干旱年份生活用水和工业用水的供水量。