水利工程对洪水影响探究

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1、水利工程对洪水影响探究　　摘要：水利工程是人类活动对洪水影响极其重要的因子之一，近些年随着全国各地水利工程的大规模建设，其影响尤为明显与突出，且在不同地区对不同类型洪水具有不同的效果。通过对第二松花江丰满以上流域内各类型大、中、小、水利工程的基本运行资料进行调查分析，同时在按照《水文情报预报规范》进行洪水分类的基础上，通过统计方法推求出水利工程与不同洪水之间的影响规则，并将其转化为水利工程影响参数，嵌入到新安江模型中进行了场次洪水模拟，在满足预报精度要求的同时得到了水利工程对各类型洪水的影响程度。本研究为进一步探讨人类活动对洪水的影响提供了一个新

2、的思路。关键词：人类活动；水利工程；洪水分类；影响中图分类号：TV122文献标识码：A文章编号：1672-1683（2014）01-0021-05洪水的形成往往受气候、下垫面等自然因素与人类活动因素的影响。水利工程作为最重要的防洪工程措施，其对流域洪水发生的影响越来越大，甚至可能起到决定性作用。12有关洪水分类与水利工程在洪水中的影响作用的研究已经发展了数十年，张瑞勋等[1]采用优化准则与经验适线法分析上游水利工程对枫树坝水库洪水的影响，董前进等[2-3]通过投影寻踪和粒子群优化算法对洪水进行分类研究，汪丽娜等[4-5]运用鱼群算法与FCM方法进

3、行洪水分类与水库群调度研究，任明磊等[6]利用模糊聚类与BP神经网络方法进行流域洪水的分类预报，徐冬梅等[7]用可变模糊集方法进行洪水分类研究，周晓阳等[8]基于系统聚类方法提出了贝叶斯实时优化调度规则并进行模拟计算，梁忠民等[9]通过流域降雨径流水文模型推求得到上游水库对水库涉及洪水的影响，郭生练等[10]通过参数优化与实时校正技术来控制模型参数得到人类活动影响下的丰满水库洪水预报方案。虽然对洪水分类的研究已经有了较多的方法与成果，但大多集中在提出某种算法或对原算法进行改进，通过提高计算结果便认为所率定参数代表的是其真值，而这实际上只是表明该次

4、计算的有效性，不一定能真实反映参数的物理意义，并非是对洪水影响规律的内在诠释，系统误差以及“异参同效”等问题一直都是复杂算法参数率定难以解决的问题，本文基于流域调查获得的大量基础资料，结合模型参数的物理意义来确定相关参数，而非只是通过算法来率定模型参数，确定的模型参数更接近其实际物理意义，因此其后的影响规律分析更具有可靠性。本文以第二松花江丰满水库五道沟以上作为研究流域，在分类的基础上运用新安江模型进行洪水模拟，分析水利工程的洪水影响规律，为流域防洪调度决策提供一定依据。121研究方法本文选用传统的集总式水文模型——新安江模型，该模型理论发展较为

5、成熟，在国内外都有较广泛的应用，对其模型基本原理不再细述。随着对水文模型研究的不断进步与深入，人们通过不断改进或提出新的算法来提高模型参数率定的效率与结果，从而提高模型模拟精度达到改进效果，如GA[11]、PSO[12-13]、SCE-UA[14]等。同时也有人开始对模型结构与参数组成进行改进，使模型更加适应于流域实际情景。本文通过以下改进模型参数的方法对考虑人类活动影响的流域水文模拟研究进行了探索。在新安江模型中，流域平均蓄水能力WM反映流域特性，基本是一个不变的值。但在工程实际中，下垫面土地利用变化与水利工程建设，使得流域内部发生了巨大变化。

6、在小尺度的短期水文研究中下垫面土地利用变化相比不太显著，而水利工程的不断建设明显改变了流域实际蓄水能力。流域实际蓄水能力由流域天然的蓄水能力WM1与水利工程带来的蓄水能力WM2两部分组成。水库的蓄水能力可以通过均摊到流域面积上的方式，利用流域调查资料整理，按年代分阶段进行统计分析。12通过流域调查得到水利工程的有关资料，如水库基本信息（包括水库名称、经纬度、总库容、防洪库容、控制面积、修建时间）、大中型水库运行信息（包括日入库、出库流量，时段入库、出库流量）、无资料水库及塘坝信息（包括控制面积、总库容、地理位置），结合流域各个控制站的水文资料（日

7、降雨、时段降雨、日流量、时段流量），整理分析后运用传统统计方法进行分析，得到各类型水利工程在不同类型洪水中的影响程度。2.2水利工程对一般洪水影响分析根据《水文情报预报规范》SL250-2000（以下简称《规范》）中5.1.5规定，根据水文要素重现期将洪水划分为4类：一般洪水、较大洪水、大洪水和特大洪水。一般洪水的发生比较频繁，其主要特征为量小、峰低，一般不会成灾。通过对流域下垫面及水利工程资料的分析，按水利工程规模将模拟时段分为天然期与人类活动影响期。对天然期场次洪水应用遗传算法进行参数率定，得到天然期新安江模型基本参数，使用天然期参数进行洪水

8、模拟计算即为原始模拟。在天然期参数的基础上加入水利工程影响进行计算即为考虑影响模拟。原始模拟径流和考虑影响模拟径流，以及水利工程影响量、