三峡区间年最大降雨与上游洪水遭遇风险研究

三峡区间降雨往往在汛期集中发生,一旦与上游洪水叠加,会对三峡防洪产生不利影响。为探究三峡区间降雨与长江上游洪水的遭遇规律,本文基于阿基米德Copula函数建立三峡区间年最大降雨和长江上游年最大洪水的联合分布,从时间遭遇和量级遭遇(包括峰值和过程)两方面解析两者遭遇的风险特征。结果表明,区间降雨和上游洪水发生时间遭遇呈双峰型,区间年最大日面雨量、7日面雨量一般早于上游年最大流量、7日洪量发生;设计频率越大,发生区间降雨和上游洪水峰值和过程遭遇的风险也越大,且发生峰值和过程遭遇时,区间降雨早于上游洪水的遭遇风险较大;同一设计频率发生过程遭遇的风险要大于峰值遭遇的风险。研究成果可为三峡水库防洪调度提供参考。

长江上游与洞庭湖洪水遭遇风险分析

为进一步揭示长江上游与洞庭湖洪水遭遇规律,本文以宜昌站和城陵矶站1951—2016年实测日均流量资料为基础,建立了两站年最大洪水洪峰、15日洪量、洪水发生时间及间隔时间的边缘分布函数,进而构建了基于Archimedean Copula函数的洪水发生时间和量级(包括洪峰和过程)的联合分布函数,解析了长江上游与洞庭湖洪水的遭遇风险。其中针对长江上游与洞庭湖洪水洪峰之间,以及它们的洪峰及其发生时间之间均存在相关性的特点,提出了一种通过建立两站洪峰及其间隔时间的联合分布来研究洪峰遭遇风险的方法。最后分析了三峡水利枢纽的运用对长江上游与洞庭湖洪水遭遇风险产生的影响。研究成果可为三峡水库优化调度和长江中下游的防洪减灾提供理论依据。

泾河水沙丰枯演化规律及组合遭遇风险研究

以泾河张家山水文站1932-2008年的径流和泥沙数据为例,借助P-III型概率曲线,对泾河径流和泥沙进行丰、平、枯三种状态划分;应用Markov过程理论,对泾河水沙组合演化规律进行分析,结果表明:不同水沙组合转换概率整体倾向于丰丰组合或枯枯组合;同步自转概率中,水沙丰丰组合自转概率最大,为0.72;异步自转概率中,水沙平枯组合自转概率最大,为0.50;同步异步互转概率中,水沙丰枯组合和水沙枯丰组合转枯枯组合转移概率最大。应用Copula理论,对泾河水沙组合遭遇风险进行研究,发现泾河水沙丰枯同步概率中,同丰遭遇概率最大,为27.9%,而水沙丰枯异步遭遇概率有所差别,但水沙同步遭遇概率大于异步遭遇概率。最后,根据所建立的泾河水沙二维联合分布模型,揭示了泾河洪峰和沙峰组合遭遇的重现期,为泾河水沙遭遇组合风险提供参考依据。

多机型组合下的尾流遭遇仿真研究

为更好地研究尾流的演化和遭遇,将数值模拟与后机响应相结合,进行不同机型组合下的尾流危险区研究。采用H-B(Hallock-Burnhan)模型模拟仿真尾涡流场,进行尾涡演化,提取全流场的时空信息。选取中国数量较多使用频繁的机型进行尾流遭遇分析,将滚转力矩系数作为尾涡遭遇安全评价指标,求解不同前后机的尾流间隔,并进行危险区的可视化。结果显示:不同机型组合下呈现出的尾流间隔相比于RECAT(re-categorization)-CN尾流间隔都有一定的缩减空间。同前机不同后机的机型组合下,由于后机气动力特性的不同,危险区的差异主要表现为纵向范围大小;不同前机同后机的机型组合下,危险区的宽度和长度的变化都存在一定的差异。使用数值模拟进行前机尾流演化能更好的探究尾涡危险区的变化趋势,更精确的计算尾流间隔。