三峡水库场次洪水排沙规律及影响因素

水库泥沙淤积导致库容损失,影响水库综合效益发挥,研究水库排沙规律及影响因素对于改善水库淤积状况具有重要意义。根据2003—2021年朱沱、北碚、武隆、寸滩等水文站实测数据,合理划分三峡水库场次洪水过程,分析其排沙规律,并重点研究坝前水位、入出库输沙率、洪水滞留时间等因素对排沙的影响。结果表明:三峡水库场次洪水过程的划分采用统一的定量标准并考虑洪峰沙峰异步传播的影响更加合理;水库排沙主要集中在汛期场次洪水,各年汛期场次洪水排沙总量平均占全年的67.0%;场次洪水排沙比与坝前水位成反比、与入出库输沙率成正比,但相关性均小于与其成反比的洪水滞留时间,且当入库平均流量大于30000 m^(3)/s或坝前平均水位低于150 m时,排沙比与各因素之间的相关性均有所提升。研究成果可为优化三峡水库运行方式、减少水库泥沙淤积等提供重要参考。

基于非参数检验法的场次洪水基流分割

基于庄浪河红崖子水文站1981-2019年24场实测场次洪水数据,以直线平割法得到的基流流量结果为依据,采用有序聚类分析法、Pettitt法、Yamamoto法及B-G分割算法等非参数检验方法,来研究基流分割的适用性和准确性,同时,采用集对分析法对各种方法进行了优选比较。结果表明:(1)各年场次洪水基流流量年平均值为1.43~27.10 m3/s,总体呈增长趋势;(2)地表径流量和地表径流汇流速率年平均值呈减小趋势;(3)B-G分割算法与直线平割法计算得出的基流流量年平均值和变差系数的相对误差最小,分别为4.8%和4.9%;(4)采用B-G分割算法、有序聚类分析法、Yamamoto法和Pettitt法计算的联系度数值分别为0.84、0.64、-0.29和-0.60;(5)B-G分割算法可以作为庄浪河洪水基流分割的非参数检验方法使用。

汛期洪水资源化利用对三峡水库淤积影响研究

作为三峡水库诸多优化调度方式中的一种,洪水资源化利用对水库淤积的影响受到持续关注,开展针对场次洪水的相关研究有助于进一步深化对水库淤积科学问题的认识,有望为调度工作提供一定的技术支撑。通过2013年以来的历史水文资料分析与水沙运动数值模拟,探究了入库洪水的输沙过程以及洪水资源化利用对库区淤积与水库排沙的影响。结果表明:洪峰流量介于30000~55000 m 3/s的中小洪水是近年三峡入库洪水的主要形式,随着入库洪峰流量的增加,洪水的地区组成逐渐趋向于金沙江下游、嘉陵江共同主导;常年回水区淤积、水库排沙是“消化”入库泥沙的两种主要途径,且以前者的作用为主;针对Ⅰ-3类入库洪水,坝前起调水位Z 0的抬升或洪水资源化利用对水库淤积的影响主要在于造成了库区淤积的重分布,次要在于改变了水库的排沙作用,在Z 0≤150 m条件下,洪水资源化利用对水库淤积的影响相对较小;针对典型洪水,当武隆洪峰流量Q′WL与入库洪峰流量Q′RK的比值小于1/5(即Q′WL/Q′RK<1/5)且朱沱洪峰流量Q′ZT与北碚洪峰流量Q′BB的比值介于3/2和3之间(即3/2<Q′ZT/Q′BB≤3)时,在Z 0=145 m情景下,洪水量级的提高增加了约50%的入库沙量,而水库调度抬升的库水位不足坝前水深的5%,导致前者较后者产生了更加严峻的变动回水区淤积和水库排沙情势;随着嘉陵江的洪水输沙作用逐渐显著,变动回水区,尤其是嘉陵江与长江干流交汇口下游河道的淤积情势愈发明显,应当予以重视。

三峡水库已有洪水预报信息的不确定性分析

本研究主要分析2020-2022三峡水库现有场次入库洪水预报结果(来源于三峡梯调预报)和实测入库流量数据,从全年流量整体预报情况与场次洪水预报情况等多方面研究现有三峡入库洪水的预报精度及预报误差分布规律,为三峡水库的防洪调度提供参考指导。

基于BP神经网络的场次洪水河道沙量预报

针对日益严重的河流泥沙问题,掌握河流泥沙的影响因素和泥沙的变化过程是泥沙治理的关键。以神经网络模型为基础,建立场次洪水沙量预报模型,对多沙河流的洪水挟沙量进行预报,并取得较好的预报效果。选择辽西北多沙河流大凌河作为研究实例,首先将1984年-1998年间的29场历史实测洪水资料进行分析,得到影响下游沙量的主要因素;然后,通过神经网络模型建立上游影响因素与下游沙量之间的关系;最后,选取其中6场洪水资料进行验证。模型计算结果表明,计算结果与实测结果误差在合理范围之内,精度符合要求,可以用于下游沙量的预报。

清流河流域场次暴雨洪水特征及其对降水的响应关系

暴雨洪水是主要的自然灾害,分析暴雨洪水特性及其与气候要素的响应关系对流域防洪减灾和水资源可持续利用等方面具有重要意义。根据清流河流域102场暴雨洪水资料,系统分析了场次暴雨洪水过程特征、径流组成以及洪水特征要素与降水指标之间的响应关系。结果表明:场次降雨特征在一定程度上决定了洪水过程变化,水利工程修建和下垫面变化等人类活动对暴雨洪水过程特征有一定影响;场次暴雨洪水的产流系数总体具有递减趋势,但地表径流占径流总量的比率有增大趋势;场次径流量及洪峰流量与场次降水量之间具有较好的相关性,雨强对清流河流域暴雨洪水特征影响相对较小,蓄满产流是清流河流域主要的产流机制。

清流河流域场次洪水的退水特征及过程模拟

分析场次洪水的退水过程对水利工程的运行调度及水文预报方案的制定具有实际的应用价值。根据清流河流域102场暴雨洪水资料,系统分析了流域的退水过程特征,并采用指数型退水模型对退水过程进行了模拟。结果表明:清流河流域退水流量大小与场次暴雨洪水历时、洪峰大小等因素有关,起退流量介于12~303 m3/s;不同场次的退水系数介于0.01~0.0435之间,长历时暴雨洪水的退水系数相对较小;指数型退水模型能够较好地模拟退水过程。

使用SCS模型在无历史实测径流资料流域计算场次洪水总量

国内有很多学者利用SCS模型来估算流域径流量。然而,传统的用于确定CN值的参数表是根据美国各种下垫面情况开发制作的,而我国的气候条件、主要的土壤类型及土地利用情况与美国并不相同,所以制定一个适用于中国的径流曲线数(CN值)表很有研究意义。以常用的UMD数据集(美国马里兰大学建设的全球土地覆盖数据集)为例,根据经验及分析制定了UMD径流曲线数(CN值)查找表,并在北京市北山下站进行应用,得到一个查表值CN、洪水反推出的CN值,得到北京市的系统偏差系数,最后在北京市锥石口站进行验证。结果表明:通过UMD径流曲线数(CN值)查找表得到的CN值,乘上系统偏差系数之后计算流域的场次洪水总量精度变高。

基于BP网络的场次洪水冲淤量计算

本文针对黄河下游1950-1985年298场历史洪水实测资料进行了统计分析,分析出了影响场次洪水冲淤量的主要因素,利用BP神经网络建立了各影响因素与下游河道冲淤量的关系模型,并对模型进行了验证,结果表明:计算值与实测值吻合较好,计算精度较高,可以用来对场次洪水冲淤量进行预报,计算方法较传统方法简便。

基于DTW算法的云南昭通地区场次洪水相似性研究

利用随机水文学思想分析场次洪水的历史相似性对洪水预报、防洪调度等具有重要的现实意义。采用动态时间扭曲算法,对云南省昭通市绥江县大汶溪流域1961~2014年洪峰流量进行了频率分析,并对新华水文站场次洪水过程进行了相似性分析。分析得出,动态时间扭曲算法作为数据挖掘领域一种相似性分析的方法,能够对原始数据进行充分挖掘,从而有效寻找出不同场次洪水中相似性最高的组合。研究成果可为场次洪水特征分析、洪水预报等提供参考。

赤溪水文站场次洪水降雨径流情况分析

赤溪水文站是武江田头水的控制站,田头水是山区性陡涨陡落的河流,武江干流洪水如果遭遇田头水洪水的叠加,将对下游乐昌市及在建的乐昌峡水利枢纽工程带来极大的危害。为了弄清田头水支流的降雨与产流的关系,该文摘录了田头水建站以来资料齐全的场次洪水以及相对应的雨量资料,通过逐场次的分析计算,找到流域平均雨量与径流量的统计关系。

基于函数性质的场次洪水自动识别方法

人工选取场次洪水效率较低,提出一种从连续水文过程中自动识别场次洪水的方法。该方法基于函数的凹凸性及极值,同时考虑了洪峰阈值、洪峰距离阈值、起止流量阈值、雨峰阈值等限制条件。详细介绍了方法步骤,并进一步分析了起止流量阈值、雨峰阈值对识别结果的影响。应用结果显示,该方法可较为准确的识别场次洪水;分析结果显示,起止流量阈值、雨峰阈值为关键因素,其取值对方法的应用效果有明显影响。

场次洪水优化调度增发电量的计算方法

汛期洪水资源利用一直是我国水库及水电站运行的研究热点,由于洪水形态各异、洪水过程难以刻画等难题,生产实际中洪水优化调度增发电量缺少有效的计算方法。本文通过运用洪前预泄腾库、洪中汛限水位动态控制、洪后拦蓄洪尾技术,建立了洪水优化调度实施全过程模型,将场次洪水过程分为洪前、洪中、洪后三个阶段计算理论发电量。结合实际工程案例说明了方法的可操作性和应用效果,对促进提高洪水优化调度水平有重要的指导和借鉴意义。

嘉陵江不同区域场次洪水输沙规律

对于雨洪河流,河流年输沙量主要来源于1场或几场高强度暴雨洪水过程,开展流域次洪输沙规律研究对认识流域水沙变化特性、提升流域产输沙的预测能力具有重要意义。利用嘉陵江流域小河坝站、罗渡溪站、武胜站及北碚站的历年场次洪量与输沙量资料,基于径流侵蚀功率理论和M-K分析等方法,系统分析了嘉陵江不同区域的次洪输沙特性。结果表明:嘉陵江流域汛期洪量和输沙量主要来自于嘉陵江干流;嘉陵江不同区域场次洪量均呈不显著减少趋势,次洪输沙模数(输沙量)总体呈显著减少趋势,但小河坝站2013—2020年次洪输沙模数(输沙量)呈显著增加趋势;随着径流侵蚀功率的逐渐增加,各区域不同时段的次洪输沙模数(输沙量)的变幅逐渐减小;嘉陵江干流区武胜站场次洪水输沙过程受人类活动影响最大、渠江罗渡溪站次之、涪江小河坝站最小;受汶川地震及强降雨等影响,小河坝站和北碚站2013—2020年次洪输沙量较1999—2012年有一定程度增加,但北碚站增幅小于小河坝站。

砒砂岩区小流域场次洪水产流产沙特征

我国砒砂岩区属于多营力复合侵蚀区,其中水力侵蚀是各侵蚀物质输移的主要载体。选取位于裸露砒砂岩剧烈侵蚀区的二老虎沟小流域为研究区探讨砒砂岩区小流域场次洪水产流产沙特征,细化区域水蚀过程。2018年8月采集了小流域两层泥沙沉积旋回样及对应的侵蚀物质来源,结合泥沙沉积旋回样对应的降水、径流、泥沙数据进行了分析。以洪峰所在时间将两次洪水事件命名为20180716(1号)和20180719(2号)。结果表明:流域雨前土壤含水量及雨型差异是决定流域产流开始时间和初损量的主因。1号洪水径流量、输沙量分别为2号洪水对应的该值的2.7倍及3.4倍。粉粒、中砂粒、细砂粒为二老虎沟小流域坝地沉积旋回样的主要粒径,占比达70%。两场次洪条件下小流域泥沙淤积状况存在差异,与1号洪水的沉积旋回样相比,2号洪水的沉积旋回样粒径粗化。黏粒、粉粒、极细砂粒占比减少,细砂粒、中砂粒、粗砂粒的含量增加。利用Weibull分布拟合了二老虎坝地泥沙沉积旋回主要物质来源(地表覆土及裸露砒砂岩)的理论分布曲线,在此基础上根据最小二乘准采用差分进化算法求得沉积旋回层的物质来源比例,结果显示砒砂岩为两场洪水沉积旋回样中的主要侵蚀运移物质。

西南山区典型中小河流场次洪水产沙估算

西南山区山洪灾害防治通常按照“暴雨-洪水-水位-淹没”的思路,主要关注“水”的影响,而忽视“泥沙”的作用。受洪水含沙量的影响,这些地区小水大灾时有发生。本研究以川西南典型山区河流寿溪河为例,基于HEC-HMS(The Hydrologic Engineering Center’s Hydrologic Modeling System)模型在进行场次洪水预报的基础上,利用SPSS(Statistical Product and Service Solutions)软件分析降雨强度、下垫面情况、地形因子以及土壤粒径4种因素与流域产沙量的相关性。研究结果表明,对流域产沙影响最大的因素为土壤侵蚀因子,达到0.261;影响最小的为降雨强度,仅为0.073。为进一步估算场次洪水产沙量,简化了HECHMS模型中的MUSLE(Modified Universal Soil Loss Equation)公式,按主成分综合模型中各影响因素的综合权重进行分类,重新定义了流域场次洪水产沙的估算公式。研究结果对估算山区中小流域场次洪水产沙量有参考价值。

基于决策树技术的场次洪水拦洪比推理模型研究

为缓解水资源缺乏以及发展区域经济,人们在流域内修建了大量的水利工程,改变了流域的下垫面条件,从而影响了蒸发、入渗、产流、汇流等特性,导致传统的洪水预报模型难以反映流域产汇流规律。文章文通过决策树技术,挖掘上游水库群拦蓄或泄放洪水的规律,建立场次洪水拦洪比推理模型,对洪水预报予以修正,有效提高洪水预报精度。

辽宁省大河区间场次洪水特性及预报对策

本文以辽宁省八大水库所在辽、浑、太、大凌河上的福德店～铁岭、大伙房～沈阳、参窝和汤河～辽阳、白石～凌海及鸭绿江上的水丰～荒沟的区间为例介绍区间场次洪水特性及预报对策,并引出区间流域遥测自动化建设的思考。

黄河唐乃亥以上地区洪水变化特点分析

以黄河上游黄河沿—唐乃亥河段1956年以来长系列实测资料为基础,分析阐明了1956—2006年该河段洪水水沙变化的特点.结果表明:与1970—1996年相比,1997—2006年洪水期洪水场次减少,洪峰流量降低,洪水水量减小,洪水期历时缩短,洪水峰型改变,这一变化对黄河冲积性河道演变及防洪均产生了极为不利的影响.

夙兴夜寐战洪水 运筹帷幄保安澜

7月27日至8月2日,受台风“杜苏芮”北上与冷空气共同影响,我省自南向北出现强降雨过程,子牙河、大清河、北三河等河系75条河道发生163次涨水过程,为1963年以来最大场次洪水。省水利厅党组认真贯彻落实习近平总书记关于防汛抗洪救灾重要指示,按照党中央、国务院和省委、省政府决策部署,坚持人民至上、生命至上,众志成城,迎难而上,充分发挥流域防洪工程体系防洪减灾综合作用,最大限度减少洪水影响和损失,防御工作取得重大阶段性成果。