均方根误差最小准则的水库群典型年选取

由于时空分布、气候、下垫面等水文特性的异同,流域梯级各水库典型年不完全同步,较难选取合理、统一且具有代表性的流域水文典型年。将均方根误差最小准则应用于流域典型年的选取,以乌江流域7级梯级水库为例选择流域丰、平、枯典型年,研究表明,均方根误差最小准则能够统筹考虑各个电站的实际情况,选取的各种频率下典型年与设计年径流量平均相对误差绝对值均小于5%,是一种可靠的流域梯级水库典型年选择方法。     

长江河口东风西沙水库最长连续不宜取水天数数值模拟

应用改进的长江河口盐水入侵三维数值模式,计算东风西沙水库最长不宜取水天数.利用2007—2008年10个水文站盐度资料对模式进行了验证,计算结果与实测值吻合良好.以径流量特枯的1978—1979年作为水文计算年,考虑三峡工程、南水北调东线工程和沿江引排水对大通实测逐日径流量的修正,并考虑潮汐、风应力和混合等作用,采用2008年实测地形资料,计算得出最长连续不宜取水天数为26 d.这一重要参数已在水库建设中采用,为崇明岛生态岛的建设和淡水资源的保障及安全提供了科技支撑.     

溪洛渡-向家坝梯级水库汛末蓄水时间与目标决策研究

针对梯级水库运用过程中蓄水与排沙之间矛盾,本文以溪洛渡-向家坝梯级水库为例,考虑上游修建白鹤滩水库条件,对两座水库汛末蓄水时间进行了优化研究.首先讨论两库蓄水时间调整对梯级水库发电、航运以及泥沙淤积的影响;然后构建梯级水库水沙联调多目标决策模型对两库蓄水时间进行优化决策,得到溪洛渡—向家坝梯级水库蓄水时间与多年平均发电量和库容淤损率之间的非劣解集;最后应用加权理想点评价模型对非劣解进行评价,给出不同目标权重下满足发电和减淤要求的梯级水库最佳蓄水方案.结果表明,(1)增加梯级水库发电量,势必要提前水库汛末蓄水时间,这必以增加库容淤损率为代价;(2)各目标权重不同,最优方案不同.当泥沙目标权重较大时,溪洛渡水库9月21日蓄水比9月11日蓄水好,且泥沙目标权重越大,最优方案对应的向家坝水库蓄水时间越晚;当发电目标权重较大时,溪洛渡水库9月11日比9月21日蓄水好,且发电目标权重越大,最优方案对应的向家坝水库蓄水时间越早.研究成果可为溪洛渡—向家坝梯级水库正式建成后制定合理的调度运用方案提供科学的依据.     

梯级水库叠加影响下汉江中下游流域水文情势变化研究

水文情势是塑造河流生态系统结构和功能特征的关键性因子.汉江是长江最大的支流,为保证汉江中下游的水量,先后实施了汉江中下游梯级渠化工程,将自然河流形态变为河道型水库,对中下游水文情势产生重大影响.这里结合水文指标法(IHA)和变化范围法(RVA),识别了丹江口、王甫洲和崔家营多级水库联合运行蓄水前后对汉江中下游水文情势及其水文改变度的耦合影响.结果表明：随着中下游梯级水库数量的增多,各站流量的整体改变度增加,但与距水库距离远近关系不大;其中沙洋站从41.6%增加到72.1%;水库蓄水后,汉江中下游流量要素中,流量变化率与频率改变度绝对值最大(平均水文改变度为61.2%),其次是高、低脉冲频率与历时、极端流量大小及历时和月平均流量值(平均水文改变度分别为59.9%、54.7%和43.0%),随着上游梯级水库数量的增多,各站水位的整体改变度大大增加,且在皇庄站以上,距离水库越远,改变度越大;水库蓄水后,汉江中下游水位要素中,月平均水位值的改变度绝对值最大(平均水文改变度为68.1%).说明梯级水库对汉江中下游流域的耦合作用与水库数量密切相关,且对水文情势尤其是水位的改变很大.     

基于梯级水库调节系数的径流调节能力分析

为了解析流域梯级水库的建设运行对径流调节能力大小变化的影响,本文以我国水资源量丰沛且集中的长江、黄河、澜沧江、雅砻江、大渡河、乌江、怒江、珠江——"6江2河"上的梯级水库为研究对象,以库容调节系数β为基础,结合径流量提出梯级水库调节系数γ和梯级水库群径流调节系数λ来衡量梯级水库径流调节能力。基于上述系数,分析了现状已开发情形下和未来规划情形下"6江2河"的径流调节能力大小。结果表明:(1)随着梯级水库的建设,分析河段的梯级水库群径流调节能力由上而下逐渐增强。(2)现状情形下,除去无水利工程的怒江外,已开发的梯级水库中,黄河梯级水库群对径流的调节能力最大,澜沧江次之,乌江第三,长江最低。(3)对于未来规划情形而言,梯级水库调节能力将发生部分变化,怒江规划梯级水库群径流调节能力将高于乌江,其余顺序不变。相关研究成果可为流域梯级水库的规划、开发、调控提供基础参考依据。     

五元集对分析在澄碧河流域径流分类中的运用

针对现有集对理论径流分类差异性细化不全面的现象,全面考虑径流5类丰枯分级标准的同一性、轻度差异性、中度差异性、重度差异性和对立性5种特性,建立五元集对分析法对水库流域径流丰枯进行分类研究,并与频率分析法和四元集对分析法分类结果进行对比。实例研究结果表明:所研究的水库流域年径流丰枯类型交替出现,特丰年、丰水年、平水年、枯水年和特枯年发生的概率分别为4%、9%、45%、33%和9%,平水年居多,其次为枯水年;水库流域45年水文序列中,后23年的水文极值年出现频率较前22年有较大增加,变化环境下的水文极值现象在该流域有所体现;五元集对分析法全面考虑集对理论差异性,能充分体现流域径流丰枯类型,较其余方法更能反映年径流实际丰枯,在水文水资源分析计算中有一定的推广应用价值。     

人类活动对长江径流量特性的影响

随着长江流域水资源开发利用程度的提高以及全球气候的变化,长江径流特性在一定程度上发生了变化.为分析人类活动对长江径流特性的影响,以万县、宜昌、汉口、大通、白河、仙桃6个水文站为研究对象,以丹江口、葛洲坝及三峡水库关闸蓄水时间划分研究时段,利用各站近50 a的日流量资料对比分析了各研究时段长江年、汛期、非汛期、月径流量变化特性.结果表明,水库对河流径流量的影响与水库库容大小、水库运行方式以及测站与水库的距离远近有关.     

西辽河源头流域径流变化趋势及影响因素分析

利用1977—2008年老哈河流域与沙拉沐沦河流域水文数据,采用Mann-Kendall检验法、有序聚类分析和线性回归方法分析其降水量、径流量近32 a的年内和年际变化规律及其影响因素.结果表明:1977—2008年2个流域年降水量和径流量均呈现下降的趋势,径流量下降幅度明显高于降水量;沙拉沐沦河流域降水量下降趋势不明显,稳定的泉水补给使得径流量受降水量减少和土地利用/覆被变化影响较小;老哈河流域径流量减少幅度远远高于降水量,在雨季下游有断流现象,该流域1977—1998年降水量是径流量变化的主要影响因素,1999—2008年流域内土地利用/覆被变化和水库水坝修建、河道外取水等人类活动共同作用使得该流域径流量减少了70.3%.     

长江河口北支新村沙围垦工程对盐水入侵的影响

长江河口北支新村沙围垦和南水道封堵工程于2012年实施,人为改变了北支河势.本文采用长期应用、改进和验证的长江河口三维盐水入侵数值模式,考虑1月和2月平均径流量和风况,计算和分析北支新村沙围垦工程对北支盐水倒灌以及南支青草沙水库、陈行水库和东风西沙水库取水的影响.在北支新村沙下游,围垦工程导致盐水入侵加强,盐度上升0.05~0.10;在新村沙上游,盐水入侵减弱,盐度下降0.05~1.0.工程导致在大潮后中潮、小潮、小潮后中潮、大潮期间北支上段断面平均倒灌盐通量分别下降百分比分别为7.52%、16.48%、10.17%、6.94%.北支倒灌的减弱,导致南支盐度低于0.45的淡水面积增大.大潮后中潮、小潮、小潮后中潮、大潮期间表层平均盐度在东风西沙水库取水口分别下降了4.52%、10.23%、9.15%、5.81%,连续不宜取水时间由10.1 d减少到9.3 d;陈行水库取水口分别下降了10.59%、13.11%、32.89%、13.95%,连续不宣取水时间由5 d减少到4.4 d;青草沙水库取水口分别下降了10.50%、8.19%、9.17%、11.99%,连续不宜取水时间由6.2 d减少到5.1 d.北支新村沙围垦工程缩窄了过水断面,减弱了北支倒灌,有利于南支水源地淡水资源的利用.     

加速推进长江上游大型水库综合管理

历史及国际经验表明,开展水资源综合管理是经济社会可持续发展的重要保障,而大型水库群的综合调度是水资源综合管理的基础。长江上游的干支流大型水库群密集,2006年大型水库占总库容的比例已增至60％,2013年将增至70％以上。这表明长江上游大型水库群对三峡水库来水量的影响不断增强。但面向水资源和水生态环境的大型水库群综合调度研究工作还很滞后。在长江上游大型水库容量迅速增加、全球气候变化对长江源区水文过程影响加剧的背景下,保证三峡水库正常发电、维持长江中下游水运经济、维护洞庭湖和鄱阳湖地区生态环境、保障沿江地区淡水资源利用就成为长江流域可持续发展的关键问题。为防止相关部门和地区间利益冲突,避免无序蓄水和争水,应加速推进长江上游大型水库综合管理。故建议：     

小河口水库防洪设施安全鉴定的分析和计算

介绍了小河口水库流域和工程概况,从小河口水库存在的防洪问题出发,对其进行了防洪设施的计算,对水库的水位—库容曲线、水位—泄量关系曲线进行了复核,提出了该水库大坝安全鉴定的意见。     

南水北调工程对长江口盐水入侵和淡水资源的影响

南水北调工程为跨流域调水工程,其对于长江口淡水资源变迁的影响是当今研究热点之一.本文应用三维数学模型,研究南水北调东线和中线工程短期和远期调水方案对长江河口盐水入侵和淡水资源的影响.结果表明,在2月中下旬一个大小潮周期中,东风西沙水库、陈行水库和青草沙水库取水口盐度大于0.45的不宜取水时间分别为7.74、3.08和2.72 d.同时,在东线和中线工程短期调水1 000 m3/s情况下,长江河口盐水入侵加剧,尤其在北港、北槽和南槽拦门沙区域及其北支上段盐度上升最为明显,出现了量值超过0.5的大面积区域,南支淡水区域减小.在2月中下旬一个大小潮周期中东风西沙水库、陈行水库和青草沙水库不宜取水的时间分别增长了1.43、2.14和2.13 d.在东线和中线工程远期调水1 600 m3/s情况下,整个河口盐度的上升更为明显,在北港、北槽和南槽拦门沙出现了盐度超过1的大范围区域,小范围区域盐度超过了1.5,南水淡水范围进一步减小.在2月中下旬一个大小潮周期中东风西沙水库、陈行水库和青草沙水库不宜取水的时间分别增加了1.49、3.08和3.08 d.     

建设没冒沙生态水库,开拓上海市的新水源(Ⅰ)建库设想的提出

随着上海城市化建设步伐加快,城市用水量与日俱增.根据2003年在浦东机场码头的4个月水文监测资料,作者认为在南汇东滩建设没冒沙水库是可行的.该水库有库容大、水源丰的特点,可充分地利用长江来水在河口地区的季节性和时段性的淡水资源.没冒沙水库的建设将使浦东地区的供水条件得到有效的保证,并使水环境得到显著的改善.该文还对该水库建设的有利条件和不利条件、南汇边滩的多功能开发及所需进行的前期工作作了分析.     

梯级水库建设对乌江径流累积效应研究

流域梯级开发是我国一项较大的流域开发系统工程,诸多梯级电站所在河流存在径流量大,径流时空分布不均的特点,而梯级电站的规划与兴建,对当地流域水文情势具有明显的影响效果。以乌江干流为例,运用率定结果合理的水环境数学模型对乌江流域不同方案下水动力环境的模拟,对比分析了乌江梯级开发区域内天然情况、单库运行和梯级水库联合调度对于乌江沿程干流径流调节作用的影响效应及差异度,结果显示:1河流水库的建立削弱了洪季流量,提高了枯季流量,具有径流调节及均化作用;2水库的均化径流效应会随着沿程水库的联合运行呈现逐步增强状态,即水库对径流的调节作用会随梯级水库的联合运行产生沿程累积叠加效应,进而逐步使得河段沿程的年径流量分配更加均匀。     

澜沧江梯级水库建设下水体电导率和浊度时空分布特征

为探究梯级水库建设下澜沧江流域电导率和浊度变化规律,以澜沧江干流和梯级水库作为研究对象,在2016年10月、2017年2月、2017年6月、2018年1月进行水质参数监测.通过对澜沧江流域电导率、浊度等指标进行监测分析,以表征梯级水库建设对澜沧江水环境的累积效应.由Pearson相关性分析结果表明,电导率与浊度相关性显...     

不同潮型和风况下青草沙水库取水口盐水入侵来源

本文应用2013年12月和2014年2月青草沙水库取水口实测盐度和数值模式计算的流速流向,分析水库取水口盐水入侵的来源.2013年12月枯季在一般径流量和风况的情况下,大潮、大潮后中潮和小潮前期水库取水口盐水来源于上游的北支倒灌,小潮中后期、小潮后中潮盐水入侵来源于北港下游外海的盐水入侵.观测资料发现2014年2月长江河口盐水入侵是近几十年来发生过的最严重盐水入侵事件,导致青草沙不宜取水的时间达到23 d,对上海的安全供水造成了严重威胁.2014年2月枯季在一般径流量和持续偏北大风15 d情况下,所有4个潮型中青草沙水库取水口盐水均来自北港外海的正面入侵.     

气候变化和人类活动对径流影响的贡献分解

为量化气候变化和人类活动对径流量影响的贡献率,以大清河流域内张坊水文站和西大洋水库站上游为例,选用1957—2000年气象数据和水文数据,通过累积距平分析和Mann-Kendall非参数检验,分为基准期1957—1968年(Ⅰ期)和两个评价期1969—1979年(Ⅱ期)、1980—2000年(Ⅲ期)3个时段,采用分离评判法分解气候变化和人类活动对径流量影响的贡献率。总体上,张坊站和西大洋水库站径流量均呈显著下降趋势。张坊站上游Ⅱ期和Ⅲ期人类活动对径流量影响的贡献率分别为20%和24%;气候变化对径流量影响的贡献率分别为80%和76%。西大洋水库站上游Ⅱ期和Ⅲ期人类活动对径流量影响的贡献率分别为13%和18%;气候变化对径流量影响的贡献率为87%和82%。可见气候变化仍然是影响径流量变化的主要因素,由于降雨量变化不明显,初步判断,降雨量变化对径流量影响可能较小,主要受蒸发、温度和太阳辐射等因素影响;人类活动对径流量影响贡献率有明显增加的趋势。     

陈行水库在长江河口咸潮入侵期间的取水调度和库内氯度分布

在长江河口咸潮入侵严重期间,为保证供水,陈行水库有时会带盐取水.2009年11月27日至2010年3月12日在陈行水库进行了氯度观测.结合径流量、潮汐、风应力、上游氯度和取水口氯度,分析了长江河口咸潮入侵以及陈行水库3次带盐取水的运行方式和库内氯度的时空变化.数值模拟的结果表明,在东风作用下,水库东岸有上升流的存在.在咸潮到来前期,陈行水库增大取水量,使水库保持在高水位.在咸潮到来的初期,进行带盐取水,保证水库在较高的水位.在咸潮中后期,根据咸潮入侵的强弱向宝钢水库抽调适量淡水,同时当库内供水口氯度接近250 mg/L时必须停止从长江带盐取水.库内氯度资料表明水库带盐取水造成库内氯度升高,氯度的变化与风况有关,在空间存在差异性.陈行水库的调度与库内外的氯度密切相关,同时需要考虑库内的水位、上游氯度变化以及水库表面风场的变化情况.本研究可为河口水库的优化运行提供科学依据,同时为水库的调度管理提供经验.     

长江河口北支建闸对减轻盐水入侵的数值模拟

枯季长江河口盐水入侵的最大特色是北支盐水倒灌,它是南支东风西沙、太仓和陈行水库盐水的唯一来源,也是青草沙水库盐水的主要来源.考虑潮汐和气候态1月和2月的径流量与风况,采用已严格验证过的长江河口盐水入侵三维数值模式,模拟和分析北支上段建闸前后盐水入侵的变化.模拟结果表明:在北支上段建闸后,整个南支全为淡水,北支盐水倒灌南支的现象消失,北支上段盐度明显下降;在东风西沙、太仓和陈行水库取水口盐度接近0;在青草沙水库取水口盐度大幅下降,几乎所有时间盐度都低于0.45,全为淡水.数值试验中,闸门的运行方式采用两种方案:全天落潮流期间开闸、夜里涨潮流期间关闸、白天涨潮流期间开闸,以及全天落潮流期间开闸、夜里和白天涨潮流期间关闸.两者的试验结果中南支盐度变化几乎一致,原因在于前者的运行方式已经使得北支上段盐水入侵大幅减弱,出现盐度接近0.45的淡水区域;即使白天涨潮流期间开闸,其间进入南支的也是淡水,并且增加了南支向海的总余流.从数值模拟的结果和闸门运行的成本考虑,推荐前者的北支建闸运行方案.北支建闸极大地提高了上海东风西沙、陈行和青草沙水库取水时间,同样极大地提高了江苏太仓水库的取水时间,保障了两地的供水安全.     

2011年春末夏初枯水期间长江河口盐水入侵

全球气候变化导致的长江流域枯水事件近几年趋于增多.2011年春末夏初长江中下游发生干旱,4、5和6月大通径流量分别比多年月平均值分别下降了33.4%、50.6%和50.3%.观测资料表明,4月崇西水文站大部分时间盐度大于0.45(饮用水标准),北支倒灌盐水从崇西水文站到南门大约需要2 d,到宝钢水库需要3~5 d,宝钢水库出现2 d和4 d不宜取水时间,青草沙水库出现5 d和4 d不宜取水时间.5月中下旬北支永隆沙仍被高盐水占据,崇西水文站盐度超标达到7 d,青草沙水库不宜取水d数达到8 d.6月4-7日大潮后中潮期5个观测潮周期内东风西沙水库约有一半时间盐度大于0.45,陈行水库和青草沙水库取水口盐水均低于0.45,但随时间逐渐升高,盐份主要来源于北支倒灌.长江河口盐水入侵一般发生在12月和来年的1-3月,4-6月随着径流量的增大盐水入侵消失.气候变化产生的枯水事件加剧了长江河口盐水入侵、严重影响了非盐水入侵期水源地取水安全.