南水北调西线工程水源系统径流特征及供水风险问题的研究

摘要

南水北调西线一期工程是一项从长江上游支流调水入黄河上游的跨流域调水重大工程，对其水源系统的径流特征及供水风险问题进行深入和系统的研究，具有非常重要的现实意义。本文以系统工程方法论为指导，从不同的角度，在时间和空间两个维度上对南水北调西线一期工程水源系统的径流特征和供水风险问题进行了深入细致的研究，具体内容总结如下：
　　 (1)运用Kendall秩次检验法、R/S分析法、条件概率分析法和Markov过程分析法等诸多方法对调水河流年径流量时序变化的趋势性、持续性、连丰连枯概率、一步转移概率、极限概率和平均重现时间等演化特征进行了深入分析。
　　 (2)在分析小波变换方法不足之处的基础上，应用EMD方法对调水河流年径流量时序的波动特征进行了多时间尺度研究并探讨了其波动周期的物理背景。
　　 (3)针对河川径流变化所具有的复杂多时间尺度性和其间变化关系的不确定性，为更深入地研究调水河流之间径流变化关系的不确定性，将EMD方法和SPA方法相结合，对南水北调西线一期工程调水河流之间径流变化关系的不确定性在多个时间尺度上予以深刻地揭示。
　　 (4)在分析现有二维联合分布模型不足之处的基础上，应用Copula方法构建了调水区径流之间及其与黄河上游来水之间的二维联合分布模型，具体地对各调水河流之间及其与黄河上游之间的径流丰枯遭遇性进行了深入研究，给出了调水河流之间利于补偿调度的频率以及西线工程利于调水到黄河的频率。
　　 (5)在对调水枢纽供水风险影响因素进行深入识别和分析的基础上，建立了包括供水风险率和可靠性、供水恢复性、事故周期等指标在内的枢纽供水风险评价指标体系，构建了枢纽供水风险分析模型；然后，基于随机法生成的月径流量，应用蒙特卡洛方法对西线一期工程各调水枢纽的供水风险进行了研究，给出了具体的风险评价指标值。
　　 总之，南水北调西线一期工程调水河流径流变化的趋势性并不显著，工程充分发挥效益和实现补偿调度的机会是较大的，枢纽的供水效率和效益是有保证的。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1本文研究背景及问题的提出

1.1.1本文研究背景

1.1.2问题的提出

1.2相关内容的国内外研究进展

1.2.1水文时序趋势变化与丰枯演化规律问题的研究进展

1.2.2水文时序多时间尺度分析问题的研究进展

1.2.3集对分析方法的研究进展

1.2.4水文事件丰枯遭遇分析及多变量联合分布问题的研究进展

1.2.5水库防洪、供水风险分析问题的研究进展

1.3本文的主要研究内容及创新点

1.3.1本文的主要研究内容

1.3.2本文的创新点

第二章南水北调西线一期工程概况

2.1工程区概况

2.1.1地理位置

2.1.2地形地貌

2.1.3地质构造

2.1.4水文气象

2.2引水枢纽概况

2.2.1枢纽坝址情况

2.2.2枢纽工程布置

第三章调水河流径流时序变化的趋势特性及丰枯规律分析

3.1 Kendall秩次检验的基本方法

3.2 R/S分析的基本理论

3.3条件概率分析的基本方法

3.4 Markov过程的基本理论

3.5调水河流径流时序的趋势特性及丰枯演化规律分析

3.5.1鲜水河径流时序的趋势特性及丰枯演化规律分析

3.5.2绰斯甲河径流时序的趋势特性及丰枯演化规律分析

3.5.3足木足河径流时序的趋势特性及丰枯演化规律分析

3.6本章小结

第四章调水河流径流时序变化的多时间尺度性和不确定性分析

4.1 EMD的基本理论与方法

4.2 SPA的基本理论与方法

4.3调水河流径流时序波动特征的EMD分析

4.3.1鲜水河年径流量时序波动特征的EMD分析

4.3.2绰斯甲河年径流量时序波动特征的EMD分析

4.3.3足木足河年径流量时序波动特征的EMD分析

4.3.4对EMD分解结果的讨论

4.4调水河流之间径流变化关系不确定性的多时间尺度集对分析

4.4.1鲜水河与绰斯甲河之间径流变化关系多时间尺度集对分析

4.4.2鲜水河与足木足河之间径流变化关系多时间尺度集对分析

4.4.3绰斯甲河与足木足河之间径流变化关系多时间尺度集对分析

4.5本章小结

第五章调水河流之间及其与黄河的径流丰枯遭遇性分析

5.1 Copula函数的基本理论

5.1.1 Copula函数的定义与基本性质

5.1.2 Archimedean Copula

5.2 Copula函数描述水文变量之间相关性结构的可行性

5.2.1水文变量之间的相关性结构

5.2.2水文变量之间相关性结构的Copula函数描述

5.3 Copula函数类型的选择

5.3.1水文领域中常用的几种Copula函数

5.3.2 Copula函数的参数估计与类型选择

5.4调水河流之间及其与黄河之间的径流丰枯遭遇性分析

5.4.1径流事件之间的二维联合分布模型及其丰枯遭遇情形

5.4.2调水河流之间的径流丰枯遭遇性分析

5.4.3调水河流与黄河之间的径流丰枯遭遇性分析

5.5本章小结

第六章基于随机模拟的调水枢纽供水风险分析

6.1枢纽供水风险来源要素的识别和分析

6.1.1枢纽供水风险来源要素的识别

6.1.2枢纽供水风险来源要素的分析

6.1.3风险因素识别和分析小结

6.2枢纽供水风险评价指标体系

6.2.1供水风险率和可靠性

6.2.2供水恢复性

6.2.3事故周期

6.3月径流量系列的随机模拟

6.3.1季节性-阶自回归模型简介

6.3.2季节性-阶自回归模型的参数估计

6.3.3季节性-阶自回归系列的模拟步骤

6.4供水风险分析模型

6.4.1模型的建立

6.4.2模型的求解

6.5枢纽供水风险分析

6.5.1各枢纽月径流量系列的随机模拟

6.5.2各枢纽的供水风险分析

6.6本章小结

第七章总结与展望

7.1全文总结

7.2研究展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢