流域水文預(yù)報(bào)建模及水庫(kù)群綜合運(yùn)用方法研究.pdf

1、在水文學(xué)領(lǐng)域，水文預(yù)報(bào)及建模一直是研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。隨著大規(guī)模水庫(kù)的建設(shè)，對(duì)水文的時(shí)空分布規(guī)律產(chǎn)生了極大的影響，因此，對(duì)水文預(yù)報(bào)建模又提出了新的挑戰(zhàn)。洪水災(zāi)害發(fā)生頻率高、破壞力強(qiáng)，是對(duì)人類(lèi)危害最大的自然災(zāi)害之一，特別是在中國(guó)，河流周?chē)丝诿芏却?，洪水?zāi)害的破壞性更加顯著。另一方面，水利工程的建設(shè)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，然而，由于大壩阻隔效應(yīng)的影響，嚴(yán)重影響了流域水文的自然節(jié)律，引發(fā)了一系列嚴(yán)重的生態(tài)問(wèn)題。為此，本文圍繞我國(guó)長(zhǎng)江流域梯級(jí)水電站

2、高效、穩(wěn)定、安全運(yùn)行背景下高精度徑流預(yù)報(bào)和梯級(jí)水電站聯(lián)合優(yōu)化運(yùn)行面臨的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題和技術(shù)難題，開(kāi)展了多預(yù)報(bào)模型耦合預(yù)報(bào)方法、流域水文過(guò)程系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模、梯級(jí)防洪調(diào)度系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模以及多目標(biāo)生態(tài)調(diào)度研究工作。論文創(chuàng)新成果概述如下：
　　（1）在研究新安江、API、水箱等水文預(yù)報(bào)模型建模原理和參數(shù)率定方法的基礎(chǔ)上，考慮不同物理背景下水文預(yù)報(bào)模型性能的局限性及其地域性特征，創(chuàng)新性的提出了一套實(shí)時(shí)校正與組合預(yù)報(bào)理論相結(jié)合的多模型耦合預(yù)報(bào)方

3、法，通過(guò)在向家壩站點(diǎn)開(kāi)展實(shí)例研究，結(jié)果表明所提多模型耦合方法能提高預(yù)報(bào)精度，其中所提整體優(yōu)選參數(shù)耦合方法的效果較實(shí)時(shí)校正—組合預(yù)報(bào)耦合方法和組合預(yù)報(bào)—實(shí)時(shí)校正耦合方法效果更加突出，該方法有效提高了水文預(yù)報(bào)的精度，能夠應(yīng)用于實(shí)際水文作業(yè)預(yù)報(bào)。
　?。?）闡述了系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)基本概念、建模原理及方法，明晰了系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法善于描述多變量、高階次、多回路、強(qiáng)非線(xiàn)性和復(fù)雜反饋關(guān)系的特點(diǎn)，針對(duì)流域降雨產(chǎn)流過(guò)程表現(xiàn)出的動(dòng)態(tài)特性，分析了各變量之間的互

4、饋關(guān)系并用明確的微分方程式進(jìn)行表征，提出了一種基于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法模擬流域水文動(dòng)力過(guò)程的水文預(yù)報(bào)建模方法，通過(guò)在柘溪流域進(jìn)行實(shí)例研究，取得了不錯(cuò)的預(yù)報(bào)效果，表明所建模型較為準(zhǔn)確的反映了流域降雨產(chǎn)流過(guò)程的復(fù)雜機(jī)制，能夠較準(zhǔn)確地模擬降雨產(chǎn)流動(dòng)態(tài)過(guò)程，對(duì)拓展水文預(yù)報(bào)建模思路具有一定的借鑒作用。
　?。?）利用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法分析了水庫(kù)防洪的動(dòng)力過(guò)程，研究了梯級(jí)水庫(kù)群防洪系統(tǒng)各變量間的互饋關(guān)系，提出了基于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)原理的梯級(jí)水庫(kù)群防洪調(diào)度建模

5、理論和風(fēng)險(xiǎn)分析方法，以溪洛渡-向家壩梯級(jí)水庫(kù)為例，通過(guò)模型模擬演算，研究了溪洛渡-向家壩梯級(jí)水庫(kù)群為宜賓市防洪所需預(yù)留庫(kù)容及其防洪庫(kù)容在兩庫(kù)之間的分配方式，進(jìn)一步，選取超過(guò)水庫(kù)校核水位和下游防洪點(diǎn)超過(guò)安全流量的指標(biāo)作為評(píng)價(jià)水庫(kù)安全運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)，考慮水庫(kù)預(yù)報(bào)來(lái)水的不確定性，進(jìn)行了不同來(lái)水情景下的水庫(kù)防洪調(diào)度模擬，從而得到了水庫(kù)考慮洪水預(yù)報(bào)不確定性的防洪調(diào)度風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)值，為水庫(kù)群防洪調(diào)度和風(fēng)險(xiǎn)分析提供了新的想法和思路。
　?。?）針對(duì)

6、長(zhǎng)江中上游流域的地理概況、水文氣象特征和生境現(xiàn)狀，以宜昌站長(zhǎng)系列歷史日徑流數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用IHA法計(jì)算了葛洲壩建壩前后宜昌站斷面各生態(tài)水文指標(biāo)的變化程度，結(jié)合RVA法和Mann-Kendall趨勢(shì)檢驗(yàn)法對(duì)各指標(biāo)的變化程度進(jìn)行了趨勢(shì)分析，研究了水庫(kù)調(diào)蓄影響下河流水文生態(tài)變化特征；另外，綜合分析了三峽梯級(jí)下游河道中水生生物中華鱘和四大家魚(yú)產(chǎn)卵所需生態(tài)流量和河流生態(tài)系統(tǒng)的需水量，搭建了面向河流水生生物資源保護(hù)的水庫(kù)群多目標(biāo)生態(tài)調(diào)度模型，運(yùn)行得