用多目标遗传算法优化设计水库分期汛限水位

水库分期汛限水位利用洪水的季节性规律,可在不降低水库防洪标准的前提下,显著提高水库兴利效益.论述了优化设计分期汛限水位的必要性、基于模拟调度优化设计分期汛限水位的可行性.以防洪、发电、航运等多目标来评价分期汛限水位方案,以不降低水库防洪能力为约束条件,建立了优化设计模型.对简单遗传算法进行了多目标评价、引入共享函数、线性变换适应度函数、优解保持策略、重新洗牌等改进,建立了一种改进的多目标遗传算法,用以优化设计分期汛限水位方案.以三峡水库为研究背景,采用混合编码方法描述分期汛限水位方案,利用1882~2003年宜昌站汛期的实测日流量资料进行模拟优化,得出了较优的分期汛限水位方案.计算结果表明,分期汛限水位优化设计能权衡防洪与兴利之间的关系,在满足防洪要求的前提下,显著提高水库兴利效益.     

汉江流域数字河网的构建

介绍了自动提取数字河网的常用方法和不足,阐述了利用DEM和DRLN（digltal river and lake network）的改进算法的基本思路。基于全球陆地一公里基础高程GLOBE数据。利用遥感影像获得的自然流域水系矢量数据对DEM进行重新处理,自动提取了汉江流域的数字河网,能够有效避免了原始DEM可能造成的错误。最后。利用ArcHydro工具构建了具有拓扑关系的水文网络,从而为进一步开展汉江流域分布式水文模拟和计算以及水资源优化配置等分析提供了充足的空间信息。     

基于Beta-PERT分布的水文模型参数不确定性分析

以汉中流域为例,引进Beta-PERT分布来描述模型参数的分布,结合蒙特卡罗模拟试验来研究TOP-MODEL模型参数分布特征对水文模拟不确定性的影响。结果表明:参数分布特征对模拟结果的不确定性有很大的影响;随着参数变差系数从7.6%变化到37.8%,模拟结果的不确定性区间在增大,尤其是参数变差系数从7.6%变化到15.1%,之后变化趋于缓慢;当偏态系数为0.61时,得到的模拟结果的不确定区间最大;参数分布特征的变化对信度水平为5%的不确定度的上边界的影响比较明显,对下边界的影响则较小。     

基于Copula-Glue的水文模型参数的不确定性

 利用现行的Copula函数来描述模型参数之间的相关性,提出基于Copula Glue的水文模型参数不确定性估计方法。选取采样次数为10 000、50 000和100 000,阈值为0.5、0.6和0.7的6种组合,进行了模型参数的不确定性模拟,并与Glue方法的模拟结果进行了对 比。结果表明基于Copula Glue的水文模型参数不确定性估计方法用联合分布代替单独的参数的分布,能够很好地考虑参数之间的 相关性,在同样的采样次数下能够生成更多有效的参数组合,从而更加全面地估计参数的不确定性。     

基于合作博弈的东江流域用水不确定性研究

为进行变化环境下区域部门未来用水的不确定性研究,引入经济学中的合作博弈理论,在考虑各用水部门组成的用水联盟机会收益的前提下,依据国家用水总量控制指标,以广东省东江流域及其各分区为例,建立了基于合作博弈的各用水户用水分解模型并对其求解,给出了研究区2020年生产、生活和生态用水的合作博弈核心,即未来流域各用水户基于用水总量控制的用水量合理分配区间。东江流域2020年生产、生活和生态用水控制量区间分别为42.61~62.89亿m~3,25.2~42.06亿m~3和0.46~9.31亿m~3。通过各用水户用水量控制指标集的确定,为用水总量控制下流域未来用水管理目标提供了重要参考。     

从干支流洪水能级的跃迁透视人类活动影响的利弊

通过6个洪水指标因子融合了洪水具有时域性和动态性的特征,提出了洪水能级的概念,并建立了模拟退火算法的模糊K-means聚类模型,以它为确定洪水能级的背景模型来量化洪水能级,根据最优目标函数,确定最佳洪水能级的级别数。在此基础上,以北江流域为例,建立了径向辐合型洪水能级跃迁图,从全新的角度论述人类活动影响的利弊。研究结果表明:强干控支措施的实施及水利工程的建立,实现了各支流洪水能级输出的转变,改善了流域的防御性能,由"开放"型转变为防洪能力较强的"防御"型流域,大大降低了干流洪水能级径内跃迁的可能性。科学合理的人类活动有利于干支流洪水能级的削弱,缓解干支流的防洪压力。同时,本研究提出的洪水能级概念及其计算模型具有可拓性,为洪水的分类、频率的计算、洪灾的评估等工作提供了新的起点和思路。