辽河流域洪水资源利用实时调控研究

• 作 者: 梁雯芮
• 机 构: 大连理工大学
• 出 处: 大连理工大学
• 发表日期: 2022年01期
• 关键词: 径流补偿 降雨预报信息 洪水资源利用 实时调控

我国水资源时空分布不均,洪涝灾害频发,水资源供需矛盾突出。水库调度作为洪水资源安全利用的非工程措施是缓解我国资源性缺水的重要手段和现实选择。随着降雨预报水平和精度的不断提高,降雨预报信息已经较为广泛地应用于单一水库的调度中。与单库相比水库群联合调控所需的降雨预报信息预见期更长,但是预见期越长其精度可能越低,那么,如何耦合利用面临时刻的降雨预报信息和其他信息进行水库群补偿调度并提高整个系统的防洪及供水能力是水库群联合调度的重点和难点。因此,本文以辽河流域内三座控制性水库为研究对象,通过分析径流变化规律及流域间径流的补偿调节能力和集合降雨预报信息可利用性,开展耦合利用多尺度降雨预报信息的辽河流域洪水资源利用实时调控研究。主要研究内容及结论如下:（1）辽河流域三座控制性水库入库径流的变化规律及补偿特性分析。首先,通过分析辽河流域工程及用水特点,用水户的分布及工程补偿特性,确定了大伙房水库、清河水库、柴河水库为辽河流域洪水资源调控工程的研究对象;其次,采用Sen斜率估计法、Mann-Kendall秩次相关检验法Spearman秩次相关检验法分析各水库入库径流趋势及年内、汛期、场次洪水、调控决策关键期之后径流分布变化规律;最后,基于Copula函数的联合分布模型,分析年内、汛期及调控决策关键期之后骨干水库间的丰枯遭遇特性。结果表明,大伙房水库和清柴水库群之间存在共同的供水目标,可以通过径流补偿提高系统防洪和供水能力。（2）降雨预报信息在洪水资源利用实时调控中的可利用性研究。首先,根据汛期6—9月份降雨特征对大伙房水库、清河水库、柴河水库、清—柴组合、辽—浑组合进行不同量级降雨的划分;然后,采用数理统计的方法,进行不同流域范围、不同时间尺度降雨预报信息的准确率、漏报率、空报率分析,预报不同量级下实际降雨分布的频率分析和24h降雨大量级预报未来不同时段实际降雨的分布频率分析;最后,对比分析不同范围精度分布情况,研究降雨预报信息在洪水资源利用实时调控中的可利用方式。结果表明,24h预报大量级时,未来统计时段越长降雨可利用量越大;不同量级预报下,预报区域越大降雨可利用量越高。耦合不同尺度的降雨预报信息可用于水库群洪水资源利用实时调控中。（3）辽河流域洪水资源利用实时调控研究。首先,将一次洪水过程分为洪水起涨前段、洪水涨水段和退水段三个阶段分别进行调度决策。然后,根据辽河流域水库群径流特性规律分析和降雨预报利用方式研究结果,建立洪水起涨段和退水段水库群预蓄预泄两个阶段决策模式,耦合利用多尺度降雨预报信息和更长时间入库径流统计信息,制定辽河流域三座控制型水库洪水资源利用调控策略。最后,以2010年汛期“20100731”和“20100806”次洪水为例,开展辽河流域三座控制型水库洪水资源利用调控应用研究,并与常规调度结果进行对比分析。结果表明,所制定的辽河流域三座控制型水库洪水资源利用调控策略可用于实时调控中,将新的调控方式用于指导水库调度,与常规调度相比,在保证供水安全的前提下,降低了调洪最高库水位,减少了水库最大下泄流量;在确保防洪安全的前提下,提高了调洪末水位,有效增加了洪水资源利用量79×10~6m3。最后对全文进行总结,且对有待进一步深入研究的问题进行了展望。