下垫面变化对水库洪水资源利用影响问题的分析

下垫面变化对水库洪水资源利用影响问题的分析

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1、万方数据第一章绪论1.1研究背景及意义弟一旱殖比我国是一个严重缺水的国家。虽然全国河流的年径流总量大约为27000亿m3,高居世界第6[11,但由于我国总人口数为世界第二,直接导致我国的人均水资源仅为世界平均水平的的1/4。而且由于近几十年以来我国经济和社会的高速发展,我国的总用水量激增至建国初的6倍,其中城镇生活用水增长了近10倍,工业用水更是增长为建国初的20倍[2】,我国城市的年总缺水量达到惊人的60亿m3[3]。目前水资源的供需矛盾的不断激化己严重的阻碍了我国的进一步发展。与此同时我国每年有大量的淡水资源在汛期以洪水的形式直接入海[4】,但是为了确保流域的防

2、洪安全这部分淡水资源并未得到很好的利用。据统计海河流域多年平均入海量有101亿m3,其中的60%是以洪水的形式直接汇入大海,并未得到合理的利用。目前科学合理的利用水库汛期的洪水资源是贯彻可持续利用理念的重要手段,因此依托于近年来新出现的更先进的水库调度技术,更加充分的调动己建成的水利工程对洪水的调蓄能力,进而将部分汛期弃水储存起来进而转化为可供我们利用的淡水资源,对于缓和水资源供需矛盾有非常现实的意义[51.我国的气候是典型的大陆季风气候,因此我国水资源在年内和年际间分配极不均匀,其中的很大一部分只有经过水库调蓄作用才能被我们利用。但是一味的加强水库的防洪能力必然会

3、影响到水库的兴利作用的发挥,而片面地追求水库的兴利效益在一定程度上也会消弱水库的防洪能力。因此合理利用洪水资源的关键就在于合理的平衡水库的兴利和防洪作用。当汛限水位偏高时会增加水库对洪水资源的利用但是也会一定程度上削弱水库防洪能力,偏低却不利于水库蓄水兴利。汛限水位的选取将直接影响到水库及其下游的防洪安全和水库的兴利作用的发挥,因此只有科学地选取水库的汛限水位才能充分的利用洪水资源。由于近年来水土保持工程措施的大量实施,海河流域的植被覆盖程度比上个世纪70年代有所增长,增加了对洪水拦蓄量和入渗量,而且土地的利用方式也发生了改变[6】。海河流域下垫面条件的较为显著的改

4、变,直接影响到流域原有的产汇流过程,破坏了洪水系列的一致性,使流域内许多水库的入库洪水过程发生了较大的变化。因此流域内的一部分建库较早的水库,在实际运行中暴露出了一系列突出问题,其中最为集中的问题是,现行的汛限水位偏低,汛期大量弃水,汛后水库无法蓄满。因而为了合理利用洪水资源,有必要研究下垫面变化对水库分期汛限水位计算的影响,研究下垫面变化对洪水资源利用的影响,进而为我们万方数据第一章绪论在下垫面变化的前提下更加合理地利用流域的洪水资源提供可靠的依据。本文将王快水库以及其控制流域作为本文的研究对象,用Fisher最优分割法对王快水库的汛期进行分期划分并依据控制流域的

5、暴雨洪水变化规律对其分期结果的合理性进行分析,利用降雨径流相关法、峰量相关法对各分期的洪水序列进行还现计算,利用得到的序列推求洪水序列修订前后的水库的设计洪水,再利用得到的设计洪水过程作为输入流量过程输入调洪演算过程中,计算水库的分期汛限水位,再对其防洪风险和兴利效益进行分析,综上得出下垫面变化对洪水资源利用的影响。1.2国内外研究进展近年来国内外学者在非一致性水文序列的频率计算理论和水库的分期调度理论上取得了丰富的研究成果。本文主要从水库汛期分期划分、非一致性洪水序列修订、分期汛限水位的确定和水库风险效益分析等四个方面对其研究进展进行综合论述。1.2.1水库汛期分

6、期研究由于我国位于季风气候区,所以暴雨的发生频率、持续时间和量级在汛期的不同时段有不同表现,由此而产生的洪水发生频率、持续时问和量级在汛期的不同时段也不相同。因而对水库汛期进行分期划分,有利于水库利用暴雨洪水的特性充分发挥其调蓄能力进而合理利用洪水资源[7】。目前汛期分期方法大体可以分为以下6种[8】:成因分析和数理统计法是利用暴雨洪水的成因和暴雨洪水的统计规律得出的分期结果,简单可靠,物理意义明确,可为分析分期结果的可靠性提供有力依据,因此该方法在工程实际中得到了普遍的应用,但是这两种方法只能定性的描述汛期分期,无法准确的划分汛期,结果带有一定的主观性,而且对于大

7、型流域而言暴雨洪水的成因相当复杂,很难找到气象系统的突变点。水电部北京勘测设计院等[9】对1980年之前的水库汛期分期研究工作的经验做了归纳总结:首先要对汛期的暴雨和洪水进行成因分析,为水库汛期分期的划分提供成因依据,然后利用水库汛期洪峰散点图等分析汛期洪水的发生频率、持续时间以及量级的统计特性,并在充分考虑工程的实际情况以及暴雨洪水的物理成因的前提下,对水库进行汛期分期。冯尚友等[10]基于水库调度的实际需要对分期进行了研究:一对暴雨洪水的的气象成因进行分析研究,具体的研究了各种类型天气系统的变化过程以及该过程对流域暴雨洪水的形成的影响;二对降雨及径流序列进行

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