Analysis of Flood Risks Upstream from the Imboulou Hydroelectric Dam on the Léfini River, a Tributary of the Right Bank of the Congo River

The analysis of the risk of flooding upstream from the Imboulou hydroelectric dam on the Léfini River in the Republic of Congo-Brazzaville, focused on the evolution of annual rainfall and flow in the study area during the period from 1970 to 2020 before and after the building of the dam in 2005, by applying statistical methods. These methods were used to analyse the spatial and temporal evolution of rainfall and flow at the unique hydrometric station located at the RN2 (National Road N°2) bridge in the village of Mbouambé in the Pool region. This work has shown that rainfall is not the cause of flooding in the Léfini catchment area. The monthly flow coefficient (MFC) showed exceptional flooding from November and December onwards after the dam was built, resulting in a variability of flows, with periods of high and low water. In addition, the annual average flow (AAF) and the maximum average flow (MAF) increased after the dam was built. Maximum average flows (MAF) were higher than annual average flows (AAF) throughout the period of study (1970-2020). The annual and monthly rainfall-runoff relationship showed changes after the dam was built, particularly from 2009 and during the months of November and December. .

基于未来降雨的水库实时优化调度研究

为了充分利用未来降雨信息指导水库调度,构建了以最大削峰为目标的水库实时调度模型,提出了一种考虑未来降雨信息的水库优化调度方法,基于水箱模型利用24 h降雨量预报信息预测入库流量并建立每个时段的泄洪指标求解模型。以山美水库防洪调度为例进行研究,与降雨启发信息优化调度方法进行比较,结果表明,此优化调度方法在目标函数上表现更好,与利用洪水预报的优化调度方法效果相近,能较好地解决来水不确定性的问题。

车田江水库设计洪水分析

水库除险加固过程中,设计洪水复核至关重要,复核方法也因水库所处的地理位置、下垫面条件而异;湖南省对于无实测洪水资料,集雨面积低于500 km^(2)地区推荐采用《湖南省暴雨洪水手册》进行洪水分析。

近60年渭河流域极端降水和洪水演变特征

渭河流域地处中国西北地区东部,是气候敏感区和生态环境脆弱区,极端降水事件往往引发洪水、泥石流等灾害。现有研究主要集中在降水引发的流域径流变化,而极端降水和洪水变化规律有待挖掘。本文基于1961—2021年气象水文资料,选用8个极端降水指数、4个代表水文站年最大洪峰流量,采用百分位阈值法、Kriging空间插值法、线性回归法、滑动平均法、小波分析法,分析了渭河流域极端降水和洪水时空演变特征、周期特征以及2021年极端降水和洪水特性。结果表明:(1)近60年渭河流域极端降水总量和暴雨频次显著增加的同时,极端降水强度亦有所增强,而弱降水事件减少。极端洪水整体呈不显著减少趋势。极端降水和洪水均在2000年以后显著增加,特别是极端降水总量和暴雨频次较多年均值偏多12%~22%,并且各极端降水指数极大值均出现在2000年以后。(2)极端降水和洪水年内分布不均,前者主要集中在7月和8月,后者除“七下八上”期外,9月也是多发期。(3)各极端降水指数均呈现由上游向下游递增的分布,中游南部极端降水普遍强于北部。流域内大部分站点极端降水指数呈增加趋势,显著增加地区位于中游周至—临潼区间以及长武—宁县。(4)极端降水和洪水存在多个周期变化特征,且极端洪水周期年代际特征显著。(5)2021年渭河流域极端降水强度、大雨以上降雨日数均为近61年来之最,华县站出现2012年以来最大洪水过程,咸阳站出现1935年有实测资料以来9月份同期最大洪水。研究结果可为渭河流域水旱灾害防御以及治理规划提供参考依据。

极端暴雨下黄土高原小流域洪水特征及风险分析

为研究极端暴雨下小流域的洪水特性,采用二维全水动力数值模型模拟流域洪水演进过程,计算不同重现期下典型断面的水力要素,并进行流域洪水风险分析。结果表明:500 a重现期对应洪峰流量增长速率最大,高达51.38%;而1000 a重现期对应洪峰流量增长速率降低至7.61%,洪峰流量增长速率随降雨重现期的增大呈现先上升后降低规律。各断面的最大水深增幅小于其对应的洪峰流量增幅。流域洪水淹没面积随重现期增加变化较小。为使社会经济效益达到最大化,建议该小流域使用500 a重现期下洪峰流量推算新建公路和铁路桥涵孔径尺寸,研究成果可为小流域应对极端暴雨和进行防洪评价提供必要参考。

基于GIS构建邯郸市某区SWMM雨洪模型的方法研究

以河北省邯郸市某区雨水管网为例,通过建立GIS管网、划分子汇水区、构建地面高程图、绘制土地利用类型图及计算模型参数,借助GIS空间数据及融合理论和SWMM产流、汇流理论搭建雨洪模型,模拟4种不同重现期的降雨情境,验证模型的准确性,分析模型运行后雨水管网排水能力。结果表明,该方法建立模型的准确性高、适用性强,连续性误差均在5%以内,可直观反映雨洪情况。

基于改进差分进化算法的万安水库防洪优化调度

水库防洪调度问题具有多阶段、非线性和多重复杂约束特性,研究其高效稳定求解方法有助于提升其防洪优化调度效果。差分进化算法(DE)作为一种启发式智能优化方法在水库优化调度应用中效果较好,但受其随机搜索策略影响搜索易早熟收敛陷入局部最优。为平衡DE的全局和局部搜索能力,提出了一种改进差分进化算法(SDE),通过考虑适应度排序的差分变异策略用于提升搜索能力,并通过随机选择机制用于提升开发能力。相关数值试验验证了SDE收敛能力显著优于粒子群算法(PSO)、遗传算法(GA)、差分进化(DE)、连续域蚁群优化算法(ACOR)。实例分析结果表明,SDE在可行解、计算时间、精度、稳定性和速度指标上均优于逐步优化算法(POA)和DE,平均削峰率较POA提升0.17%-4.26%,较DE提升0.13%-1.26%。

连江流域年最大洪水峰量变化特征分析

连江洪水频发,分析其洪水峰量演变规律,可为流域防洪减灾提供参考。采用线性回归、M-K趋势检验、启发式分割算法和Morlet小波变换等方法,系统分析连江控制站高道站洪水峰量极值的趋势性、突变性和周期性。结果表明:①连江流域年最大洪水主要发生在4—6月份,占比80%左右;②年最大洪峰流量和年最大1D洪量在1993年发生了均值向上跳跃突变,年最大洪峰流量均值较突变前增大了1234 m^(3)/s,向上跳跃了33.8%;年最大1D洪量均值较突变前增加了1.002亿m^(3),向上跳跃了35.3%,发生突变可能是由流域极端降雨增强、堤围修建加固等变化引起;③年最大洪峰流量以18.7 m^(3)/(s•a)的趋势显著上升,年最大1D洪量以0.0146亿m^(3)/a的趋势显著上升,其整体上升趋势是均值突变性跳跃上升的影响结果;④洪水峰量极值指标在大尺度上存在14~15 a、15~16 a、15~18 a、16~18 a的周期,在中尺度上存在5~7 a、6~8 a、7~8 a、8~10 a的周期,在小尺度上存在2~3 a、3~4 a的周期。

近50a来新疆区域与天山典型流域极端洪水变化特征及其对气候变化的响应

以年极端洪水超标率来反映区域极端洪水,分析了新疆区域极端洪水变化;以年最大洪峰记录分析了天山山区主要河流极端洪水变化规律,并用14站资料分析了天山山区气候变化特征,讨论了天山主要河流极端洪水变化对区域气候变化的响应.结果表明:受气候变暖影响,1957—2006年全疆极端洪水呈区域性加重趋势,尤其南疆区域极端洪水明显加剧,北疆区域也有加重趋势,但相对较缓.全疆及北疆、南疆在20世纪90年代中期以来都处于洪水高发阶段.近50a来,在新疆区域洪水呈加重趋势的变化背景下,发源于天山南坡的托什干河和库玛拉克河年最大洪峰流量呈显著增加趋势,发源于天山北坡的玛纳斯河与乌鲁木齐河年最大洪峰流量虽有增加,但是变化趋势较缓.以年最大洪峰流量发生转折年为界,天山典型流域托什干河、库玛拉克河、玛纳斯河和乌鲁木齐河在20世纪90年代(或80年代)以来与前期相比,呈现出相似的变化特征:年最大洪峰流量明显增大,年际间变化更加剧烈,洪水年更频繁.以年最大洪峰流量发生转折年份为界,玛纳斯河、托什干河和乌鲁木齐河后期的年最大洪峰集中日期较前期推迟2～9d,库玛拉克河却提前5d.玛纳斯河、乌鲁木齐河和库玛拉克河后期的集中度较前期增加0.8%～8.3%,托什干河减小1.1%.1961—2010年,新疆天山山区气温明显上升,升温率为0.34℃.(10a)-1,1997年以后明显增暖;天山山区降水显著增加,增加速率15.6mm.(10a)-1,同时极端降水强度增大、频数增多.近50a来天山主要河流极端洪水变化与区域增温以及天山山区极端降水事件增多等有密切关系.

汛期分期变点分析方法的原理及验证

目前常用的汛期分期方法存在一定的主观性,划分汛期也不够精确,为此提出了用于汛期分期计算的3种变点分析模型:基于日最大值取样的均值变点分析模型、基于超定量取样的概率变点分析模型以及基于年最大值取样的概率变点分析模型。应用统计试验方法对这3种汛期分期模型进行效率评价与比较,结果表明:3种方法都可以客观、精确地进行汛期分期计算,在一定程度上避免了分期中的主观随意性;其中以基于超定量取样的概率变点分析模型具有较好的无偏性和有效性,最适宜在汛期分期计算中应用。

基于启发式分割算法的水文变异分析研究

通过构建理想样本探讨了启发式分割算法在水文变异诊断中的可行性,比较了其与传统变异检验方法在检验性能上的差异,同时结合珠江三角洲河网三水站1900-2004年年最大洪峰流量序列检验其实际应用效果。研究表明该方法能较好排除虚假变异点干扰,较准确识别变异点数目及其发生时间,检验性能优于传统方法,适用于水文变异分析,特别是对复杂非线性非平稳水文序列,实际应用效果较好。通过变异分析发现三水站年最大洪峰流量序列在1993年发生跳跃变异,且为均值向上跳跃,表明区域防洪形势将更加趋于严峻。

应用模糊聚类方法制作韩江洪水预测

应用与暴雨洪水具有一定相关关系的前期大气环流指数、气象要素等因子,通过模糊聚粪模型计算方法,对韩江下一年年最大洪水规模做出预测分析,取得了一定效果。此方法为长期洪水预测提供了一种新的思路。

年最大洪峰流量群居蜘蛛优化投影寻踪预测模型

年最大洪峰流量预测,受较多的复杂因素的影响,不确定性较强,用常规统计方法做出准确预报具有较大困难。从水文序列本身出发,提出将投影回归模型应用于年最大洪峰流量预测,为了更好获得投影寻踪模型参数和预测精度,提出了运用延迟相关系数法确定回归预测因子、群居蜘蛛算法优化投影寻踪模型最佳投影方向参数a、利用最小二乘法确定多项式的权系数c、岭函数个数M的群居蜘蛛优化投影寻踪年最大洪峰流量预测模型,结合长江宜昌站(1882年-2004年)的年最大洪峰流量资料进行实例预测,训练阶段平均绝对相对误差为8.61%,预测阶段平均绝对相对误差为10.51%,该模型预测效果较好,模型结果稳定,可有效应用于年最大洪峰流量预测。

汉江上游洪水特性复杂度分析

以汉江上游的两个代表站——石泉和安康水文站的年径流量及年最大洪峰流量时间序列为例,对径流特性和暴雨洪水特性进行了分析,结果表明:洪水年际变化极不稳定,流量变化幅度很大,年最大洪峰流量变化呈下降趋势;径流年内分配丰枯明显,径流年际分配不均匀,径流量总体呈下降趋势。现采用近似熵(ApEn)及算法复杂度C0作为复杂性测度,对石泉、安康水文站的年径流量和年最大洪峰流量序列进行了复杂性分析,分析得到年径流量的复杂性比年最大洪峰流量的复杂性大,即年径流序列的随机(复杂)程度越大。这一有益的结论表明年最大洪峰流量的可预测性大于年径流量,进一步研究年最大洪峰流量的预测方法对水库防洪具有重要的意义,并为汉江上游的防洪与发电调度起借鉴作用。

北江干流年最大洪峰流量变化特征及其影响研究

利用北江干流4个水文站资料建立了年最大洪峰流量序列,运用线性回归分析序列的趋势,利用Mann-Kendall法识别突变点,应用经验模态分解（EMD）分析序列的周期,采用R/S法分析序列的持续性特征,并初步探讨了序列的影响因素.结果表明：4个测站的序列均呈不显著增加趋势,不存在显著突变点,有4～6a、8～10a等多个波动周期;4个序列都具有长期记忆性,未来仍将呈不显著增加趋势.相关性分析表明,南亚夏季季风是序列的显著影响因素,太阳活动则可能影响其周期性.

临江河高桥——烽火庙河段洪水分析

在对洪水特性及计算方法分析的基础上,分析了临江河高桥—烽火庙河段的洪水特性,并分别应用水文比拟法和推理公式法计算出了该河段相应频率(p=1%,2%,5%)的设计洪峰流量及设计洪水位;并结合当地实际情况,对不同计算方法的计算结果进行了合理性的分析.结果表明,在该河段,洪峰流量采用推理公式法更符合实际情况,而洪水位采用水力学公式比较合理.该结果可以为该河段管理范围的确定、河道两岸的整治等提供设计依据.

塑料网格砂基透水砖铺装系统的径流控制试验研究

塑料网格砂基透水砖铺装是一种结合网格和透水砖特点的创新型透水铺装，对其径流控制方面的效果进行了试验研究，结果表明，塑料网格砂基透水砖道路比普通道路产流时间延长10～45min。各重现期下塑料网格砂基透水砖道路和普通道路的产流时间分别介于13～53min和3—8min。1年重现期下，塑料网格砂基透水砖道路比普通道路的产流时间延长约45rain，其对洪峰流量的削减率是32．9％，峰现时间比普道路延迟约20min。当重现期从1年增到100年时，洪峰流量削减率有所降低，同时峰现延迟时间从20min缩短到14min。

HHT在年最大洪峰流量规律分析中的应用

Hilbert-Huang变换能够定量描述非线性、非平稳、弱相依、高度复杂时间序列的时频特性,较传统的时间序列分析方法更具优势。通过对时间序列进行EMD分解,得出其演化过程的内在模函数和趋势项,并对内在模函数做Hilbert-Huang变换,获得序列的变化周期。以汉江上游的两个代表水文站——石泉和安康水文站的年最大洪峰流量为例分析,石泉站年最大洪峰流量变化存在3.06年、7.11年和24.98年的周期,安康站年最大洪峰流量变化存在3.01年、6.07年、15.97年和29.65年的周期,且两站的年最大洪峰流量序列呈降低的趋势。

设计洪水计算中年最大选样法与超定量选样法的比较

利用宜昌站实测径流资料,对年最大选样法和超定量选样法进行比较,两种选样方法简便易算,超定量选样法可从有限的洪水资料中利用更多的洪水信息。在进行洪水频率分析前,检验样本系列的独立性,并利用常用的线型优选方法选择合适的频率线型。结果表明,超定量选样法在设计洪水计算中的结果是可靠的。

广东省主要江河年最大洪峰流量与大洋海温的关系分析

针对海温对年最大洪峰的影响,采用相关分析法分析了太平洋区域多年逐月的286个海温格点与广东省四大江河控制站年最大流量系列资料,获得了相关性最为明显的特定时间和特定区域的海温,为年最大洪峰预报提供了理论依据。