水利工程影響下的洪水預報及歷史暴雨洪水重現(xiàn)研究.pdf

1、由于人口和社會生產(chǎn)力的急劇增長，水的問題已成為世界上日益嚴重的問題之一。為了緩解防洪和興利的矛盾，流域內(nèi)修建了許多各種類型的水利水電工程。這些工程使流城的產(chǎn)匯流形成條件發(fā)生變化，以至于無論水文預報還是水文計算都不得不考慮它們的影響。第二松花江豐滿水庫流域位于中國北方輝發(fā)河流域，近年來，隨著農(nóng)田的開墾，大量濕地出現(xiàn)退化。為了緩解該地區(qū)水資源緊張的問題，流域內(nèi)修建了大量的中小型水庫和塘壩，對發(fā)生歷史暴雨情況下的洪水過程產(chǎn)生了顯著影響。研究下

2、墊面變化與水利工程運行影響的洪水重現(xiàn)技術，對于科學指導流域防洪調(diào)度，以及規(guī)劃流域及其水庫的設計洪水，保證防洪安全具有重大意義，是松遼流域水利行業(yè)亟待解決的重大課題。本文選擇第二松花江豐滿水庫以上流域為研究對象，定量分析流域近年來的氣候變異和土地利用變化與水利工程建設及運行情況，定性和定量分析這些變化對徑流產(chǎn)生怎樣的影響;開發(fā)水利工程影響下的洪水預報模型，重點研究中小水利工程對洪水洪量和過程的影響規(guī)律，研究提出歷史暴雨在水利工程運行影響下

3、的洪水重現(xiàn)方法，對歷史暴雨洪水在現(xiàn)狀水利工程運行工況下進行重現(xiàn)。主要研究內(nèi)容及成果如下:
　　(1)采用Kendall秩次相關法、有序聚類法及線性回歸檢驗法分析流域水文和氣象要素的變化趨勢，通過二者變化趨勢的不一致性定性得到影響流域徑流及洪水變化的因素。針對引起徑流和洪水變化的氣候要素和人類活動因子進行了深入的分析，氣候要素包括:降雨、蒸發(fā)、氣溫、氣壓、日照、風速和相對濕度;人類活動因子包括下墊面變化因子和水利工程建設及運行因子。

4、分別對這些因子進行趨勢分析，分析結果表明氣候變化和人類活動導致徑流產(chǎn)生了一定的變化，特別是水利工程的運行對流域洪水特征有較大影響，在流域洪水預報中需考慮相應的影響。
　　(2)建立了基于可變模糊理論的下墊面變化評價模型，對1980s和2000s兩個年代土地利用進行了評價，結果顯示兩個年代的下墊面極其相似，只是“稍稍”有一些變化。人類活動主要表現(xiàn)為水利工程運行，進而采用氣候彈性模型定量分析了氣候變化和水利工程對徑流影響的貢獻量;其中

5、氣候要素占51％，水利工程占49％。對水利工程影響期分三個階段分別計算水利工程對徑流減少的影響量，并建立水利工程影響量和水利工程庫容之間的關系。
　　(3)基于聚合水庫的思想，將眾多水利工程聚合成一個水庫，并根據(jù)各水利工程的基本調(diào)蓄規(guī)律制定聚合水庫的蓄放水模擬圖;然后將聚合水庫的蓄放水模擬圖與天然期洪水率定得到的TOPMODEL模型參數(shù)相結合，構建基于水利工程蓄放模擬的HD-TOPMODEL洪水預報模型。結果表明HD-TOPMOD

6、EL模擬精度有較大的提高，而且相比傳統(tǒng)方法動態(tài)蓄水容量的TOPMODEL洪水預報模型，HD-TOPMODEL洪水預報模型能夠反映水利工程的影響過程，且能利用當前水利工程庫容信息實時校正水利工程的影響量，具有更高的模擬精度和更好的模擬效果。
　　(4)首先根據(jù)流域現(xiàn)狀水利工程數(shù)據(jù)得到現(xiàn)狀水利工程下的HD-TOPMODEL模型參數(shù)，然后以歷史暴雨洪水為輸入得到豐滿水庫以上流域歷史暴雨發(fā)生到當前水利工程情況下的洪水過程線，重現(xiàn)歷史暴雨在