下垫面变化对水库洪水资源利用影响问题的研究

摘要

近年来海河流域下垫面产生了较为显著的变化，一定程度上破坏了入库洪水序列的一致性，因此有必要基于新的设计洪水成果重新确定水库分期汛限水位，进而更加充分的利用洪水资源。本文主要围绕水库的汛期分期、非一致性洪水序列的“还原”、设计洪水计算、汛限水位计算、以及相应的水库防洪风险和兴利效益分析等几方面来分析研究下垫面变化对王快水库洪水资源利用的影响。主要研究内容以及相应的研究结论如下:
　　(1)用Fisher最优分割法对王快水库汛期进行划分，由计算结果可知将王快水库的汛期可分为3个期，即前汛期为6月上旬到6月下旬，主汛期为7月上旬到8月中旬，后汛期为8月下旬到9月下旬。通过对该地区暴雨洪水特性进行的分析可知，分期结果是较为合理的。
　　(2)应用降雨径流相关法和峰量相关法分别对王快水库各个分期的洪量洪峰序列进行一致性修订即“还现”修订，再推求各自对应的设计洪水。结果表明:“还现”修订后，设计洪峰和设计洪量发生了减小。
　　(3)利用洪水序列修订前后的分期设计洪水过程进行调洪演算，根据调洪演算的结果拟定修订前后的分期汛限水位。结果表明:洪水序列修订后，调洪高水位以及最大下泄流量普遍小于修订前的调洪结果，由调洪演算结果可知，前汛期的汛限水位可以采用200m，后汛期汛限水位可以采用199m，洪水序列修订前主汛期汛限水位可以拟定为192m，修订后主汛限水位可以拟定为195m。
　　(4)建立的水库防洪风险评价体系，计算了不同汛限水位方案下，洪水序列修订前后水库的主汛期各防洪风险指标的变化情况，进而研究下垫面变化对水库防洪风险率的影响，计算了不同主汛期汛限水位对应的可供水量。最后利用风险效益分析的结果对水库主汛期的汛限水位的合理性进行分析。结果表明:下垫面变化导致了水库防洪风险率的减小;洪水序列修订后，王快水库主汛期的汛限水位提升至193m比较合适，相应的汛末多年平均蓄水量增加了0.24亿m3。由此可知下垫面变化后可以适当抬高汛限水位以更加合理的利用流域的洪水资源。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究进展

1．2．1 水库汛期分期研究

1．2．2 非一致性年径流序列频率计算

1．2．3 分期汛限水位的确定

1．2．4 水库防洪调度的风险分析

1．3 水库流域基本概况

I．3．1 水库基本概况

1．3．2 水库控制流域下垫面变化分析

1．4 研究内容及技术路线

1．4．1 研究内容

1．4．2 技术路线

第二章 基于FISHER分割法的水库汛期分期

2．1 基本原理

2．1．1 分类直径的定义

2．1．2 目标函数

2．1．3 目标函数求解

2．1．4 最优分割求解

2．2 王快水库的汛期分期

2．2．1 样本及样本因子选择

2．2．2 直径计算

2．2．3 目标函数求解

2．2．4 最优汛期分期

2．3 流域汛期分期方案合理性分析

2．3．1 流域暴雨特性分析

2．3．2 流域洪水特性分析

2．3．3 特大洪水汛期分布分析

2．3．4 综合分析

2．4 本章小结

第三章 洪水序列非一致性条件下分期设计洪水计算

3．1 分期设计洪水选样方法

3．2 基于降雨径流相关法的洪水序列一致性修订

3．2．1 流域产汇流系数分析

3．2．2 降雨径流相关图的绘制

3．2．3 洪量修订方法

3．2．4 洪峰修订方法

3．2．5 洪峰洪量修订结果

3．3 王快水库设计洪水的计算

3．3．1 设计洪水计算

3．3．2 洪峰洪量设计结果分析

3．3 本章小结

第四章 水库分期汛限水位调整分析

4．1 水库调洪计算简介

4．1．1 水库调洪计算原理

4．1．2 水库调洪计算方法

4．2 王快水库汛期汛限水位确定

4．2．1 水位～容积～泄量关系

4．2．2 防洪目标

4．2．3 调洪规则

4．2．4 汛限水位调整方案

4．2．5 设计洪水推求方法

4．2．6 王快水库汛期调洪计算结果

4．3 汛限水位调整对水库主汛期调洪的影响分析

4．4 水库汛限水位拟定

4．5 本章小结

第五章 主汛期汛限水位调整的风险效益分析

5．1 水库防洪风险分析

5．1．1 风险分析的基本概念

5．1．2 防洪风险率概念及计算方法

5．1．3 水库防洪风险率

5．1．4 王快水库主汛期防洪风险率

5．2 水库兴利效益分析

5．2．1 水库多年平均增加水量计算方法

5．2．2 水库汛期调度方式

5．2．3 入库径流方案拟定

5．2．4 王快水库汛末蓄水量

5．3 主汛期汛限水位合理性分析

5．4 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

发表论文和主要科研情况

致谢