下墊面變化對水庫洪水資源利用影響問題的分析

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1、萬方數(shù)據(jù)第一章緒論1．1研究背景及意義弟一旱殖比我國是一個嚴重缺水的國家。雖然全國河流的年徑流總量大約為27000億m3，高居世界第6[11，但由于我國總?cè)丝跀?shù)為世界第二，直接導(dǎo)致我國的人均水資源僅為世界平均水平的的1／4。而且由于近幾十年以來我國經(jīng)濟和社會的高速發(fā)展，我國的總用水量激增至建國初的6倍，其中城鎮(zhèn)生活用水增長了近10倍，工業(yè)用水更是增長為建國初的20倍[2】，我國城市的年總?cè)彼窟_到驚人的60億m3[3]。目前水資源的供需矛盾的不斷激化己嚴重的阻礙了我國的進一步發(fā)展。與此同時我國每年有大量的淡水資源在汛期以洪水的形式直接入海[4】，但是為了確保流域的防

2、洪安全這部分淡水資源并未得到很好的利用。據(jù)統(tǒng)計海河流域多年平均入海量有101億m3，其中的60％是以洪水的形式直接匯入大海，并未得到合理的利用。目前科學(xué)合理的利用水庫汛期的洪水資源是貫徹可持續(xù)利用理念的重要手段，因此依托于近年來新出現(xiàn)的更先進的水庫調(diào)度技術(shù)，更加充分的調(diào)動己建成的水利工程對洪水的調(diào)蓄能力，進而將部分汛期棄水儲存起來進而轉(zhuǎn)化為可供我們利用的淡水資源，對于緩和水資源供需矛盾有非常現(xiàn)實的意義[51．我國的氣候是典型的大陸季風(fēng)氣候，因此我國水資源在年內(nèi)和年際間分配極不均勻，其中的很大一部分只有經(jīng)過水庫調(diào)蓄作用才能被我們利用。但是一味的加強水庫的防洪能力必然會

3、影響到水庫的興利作用的發(fā)揮，而片面地追求水庫的興利效益在一定程度上也會消弱水庫的防洪能力。因此合理利用洪水資源的關(guān)鍵就在于合理的平衡水庫的興利和防洪作用。當(dāng)汛限水位偏高時會增加水庫對洪水資源的利用但是也會一定程度上削弱水庫防洪能力，偏低卻不利于水庫蓄水興利。汛限水位的選取將直接影響到水庫及其下游的防洪安全和水庫的興利作用的發(fā)揮，因此只有科學(xué)地選取水庫的汛限水位才能充分的利用洪水資源。由于近年來水土保持工程措施的大量實施，海河流域的植被覆蓋程度比上個世紀70年代有所增長，增加了對洪水?dāng)r蓄量和入滲量，而且土地的利用方式也發(fā)生了改變[6】。海河流域下墊面條件的較為顯著的改

4、變，直接影響到流域原有的產(chǎn)匯流過程，破壞了洪水系列的一致性，使流域內(nèi)許多水庫的入庫洪水過程發(fā)生了較大的變化。因此流域內(nèi)的一部分建庫較早的水庫，在實際運行中暴露出了一系列突出問題，其中最為集中的問題是，現(xiàn)行的汛限水位偏低，汛期大量棄水，汛后水庫無法蓄滿。因而為了合理利用洪水資源，有必要研究下墊面變化對水庫分期汛限水位計算的影響，研究下墊面變化對洪水資源利用的影響，進而為我們?nèi)f方數(shù)據(jù)第一章緒論在下墊面變化的前提下更加合理地利用流域的洪水資源提供可靠的依據(jù)。本文將王快水庫以及其控制流域作為本文的研究對象，用Fisher最優(yōu)分割法對王快水庫的汛期進行分期劃分并依據(jù)控制流域的

5、暴雨洪水變化規(guī)律對其分期結(jié)果的合理性進行分析，利用降雨徑流相關(guān)法、峰量相關(guān)法對各分期的洪水序列進行還現(xiàn)計算，利用得到的序列推求洪水序列修訂前后的水庫的設(shè)計洪水，再利用得到的設(shè)計洪水過程作為輸入流量過程輸入調(diào)洪演算過程中，計算水庫的分期汛限水位，再對其防洪風(fēng)險和興利效益進行分析，綜上得出下墊面變化對洪水資源利用的影響。1．2國內(nèi)外研究進展近年來國內(nèi)外學(xué)者在非一致性水文序列的頻率計算理論和水庫的分期調(diào)度理論上取得了豐富的研究成果。本文主要從水庫汛期分期劃分、非一致性洪水序列修訂、分期汛限水位的確定和水庫風(fēng)險效益分析等四個方面對其研究進展進行綜合論述。1．2．1水庫汛期分

6、期研究由于我國位于季風(fēng)氣候區(qū)，所以暴雨的發(fā)生頻率、持續(xù)時間和量級在汛期的不同時段有不同表現(xiàn)，由此而產(chǎn)生的洪水發(fā)生頻率、持續(xù)時問和量級在汛期的不同時段也不相同。因而對水庫汛期進行分期劃分，有利于水庫利用暴雨洪水的特性充分發(fā)揮其調(diào)蓄能力進而合理利用洪水資源[7】。目前汛期分期方法大體可以分為以下6種[8】：成因分析和數(shù)理統(tǒng)計法是利用暴雨洪水的成因和暴雨洪水的統(tǒng)計規(guī)律得出的分期結(jié)果，簡單可靠，物理意義明確，可為分析分期結(jié)果的可靠性提供有力依據(jù)，因此該方法在工程實際中得到了普遍的應(yīng)用，但是這兩種方法只能定性的描述汛期分期，無法準確的劃分汛期，結(jié)果帶有一定的主觀性，而且對于大

7、型流域而言暴雨洪水的成因相當(dāng)復(fù)雜，很難找到氣象系統(tǒng)的突變點。水電部北京勘測設(shè)計院等[9】對1980年之前的水庫汛期分期研究工作的經(jīng)驗做了歸納總結(jié)：首先要對汛期的暴雨和洪水進行成因分析，為水庫汛期分期的劃分提供成因依據(jù)，然后利用水庫汛期洪峰散點圖等分析汛期洪水的發(fā)生頻率、持續(xù)時間以及量級的統(tǒng)計特性，并在充分考慮工程的實際情況以及暴雨洪水的物理成因的前提下，對水庫進行汛期分期。馮尚友等[10]基于水庫調(diào)度的實際需要對分期進行了研究：一對暴雨洪水的的氣象成因進行分析研究，具體的研究了各種類型天氣系統(tǒng)的變化過程以及該過程對流域暴雨洪水的形成的影響；二對降雨及徑流序列進行