黄河凌情预报研究与防凌需求

根据黄河历史凌灾情况和近十几年凌情特点,总结了黄河防凌减灾工作的重要性,阐述了凌情预报对防凌减灾决策的技术支撑作用;在此基础上,结合黄河凌情预报技术现状和防凌减灾技术发展趋势,提出未来黄河防凌决策对凌情预报的技术需求,建议在连续河道地形测量、河道冰凌观测和变动河床冰凌过程研究的基础上,将水文热力学预报模型与冰水动力学模拟模型相结合,建成黄河宁蒙河段冰凌预报模型系统,实现黄河宁蒙河段冰凌过程的连续滚动模拟和预报,更好地为黄河防凌决策提供技术支持。

基于CCGA-BP的凌情预报模型研究

凌汛是河道里的冰凌对水流的阻力作用而引起的一种涨水现象,它直接影响到水利工程的运行和维护、水利发电、冬季输水等问题,较高精度的凌情预报成果可为防凌减灾提供重要决策信息。针对遗传算法优化神经网络时不能同步优化网络结构和连接权值且计算量大的问题,采取分而治之的思路构建了基于合作型协同进化遗传算法的BP神经网络(CCGA-BP)凌情预报模型。运用MATLAB2009b进行建模,并将其应用于宁蒙段巴彦高勒封河日期的预报,结果表明,CCGA-BP模型历史样本拟合合格率达到89.3%(25/28),预报检验合格率为100%(5/5)。预报模型可以用于黄河宁蒙段冰凌预报实践。

黄河宁蒙河段冬季气温特点及其对凌情影响

凌汛期气温变化及其对凌情影响规律是凌情预报和防凌调度的基础。基于近60年的气温和冰情观测数据,采用统计分析、线性倾向估计、累计距平等分析方法,研究气温变化特征及其与凌情要素之间的关系。结果表明,20世纪80年代中期以后黄河宁蒙河段凌汛期气温呈明显上升趋势,包头站1956—2013年增温速率约为0.6℃/10 a;气温与凌情关系密切,11月至翌年3月气温越高,则流凌和封河日期越晚,封冻期气温越低,则冰盖越厚且河道封冻越长;开河期若气温回升快,则河道槽蓄水增量集中释放,容易形成较大凌汛洪水;冬季气温自上游向下游逐渐降低的空间分布特征是导致宁蒙河段凌情灾害频发的重要原因,再加上河道淤积和人类活动等因素,凌情形势趋于复杂。

基于MODIS的冰凌监测预报系统的实现

将GIS技术和RS技术结合起来运用到黄河防凌中,设计并开发基于MODIS的冰凌监测预报系统。重点阐述该系统的总体设计、数据处理和系统核心功能实现。该系统可进行冰凌的实时监测、凌情的预测以及黄河流域区域地形的DEM分析,为实时监测凌情和预测险情等提供相应的服务。

海勃湾水库运用以来黄河内蒙古河段凌情变化分析

为分析海勃湾水库运用后内蒙古河段凌情变化情况,分别对建库(2014年)后、1990年—建库、2000年—建库等时段的凌情数据进行统计分析。研究表明:海勃湾水库运用后,内蒙古河段首凌日期推后,首封日期提前;巴彦高勒断面流凌、封河日期明显推后,开河日期明显提前;巴彦高勒断面冰厚显著变小,三湖河口及头道拐断面冰厚略增大;凌汛期槽蓄水增量减小,最大10 d水量及桃汛洪峰流量显著减小。

卫星遥感在黄河宁蒙段凌汛监测中的应用

每年2-3月,黄河宁蒙段进入开河期,河段冰面开始消融,防凌工作也进入关键时期。2022年,为加强凌情预报预警,确保沿岸群众的生命财产安全,应急管理部国家减灾中心利用应急减灾二号A、B星和高分系列卫星数据与黄河地面站监测数据对黄河宁蒙段开河期冰凌情况进行监测,为黄河凌情发展趋势提供有效信息。