岗南～黄壁庄水库群防洪预报调度研究

作     者：刘宝库 

作者单位：大连理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：何斌

授予年度：2022年

学科分类：081504[工学-水利水电工程] 08[工学] 0815[工学-水利工程] 

主      题：岗南～黄壁庄水库群 防洪预报调度 大伙房模型 下垫面变化 分类洪水预报 

摘      要：水库作为流域水资源开发利用的核心工程,在防洪减灾和供水安全保障中起着关键性的作用。为了确保防洪安全,水库在汛期不得不大量弃水,而汛后却无水可蓄,加剧了水资源的供需矛盾。利用预报信息开展水库预报调度工作,是解决防洪与兴利之间矛盾的有效手段。然而,随着社会经济的发展,人类活动对流域下垫面条件的影响不断加大,使得原有洪水预报方案不宜在水库预报调度中使用。因此,本文以岗南水库和黄壁庄水库为研究对象,开展考虑下垫面条件变化的洪水预报方案和梯级水库群预报调度方式研究。本文的主要内容及研究成果如下:(1)基于多个模型的岗南～黄壁庄区间洪水预报模拟研究。首先,根据流域下垫面及气候的特点,通过对国内主要洪水预报模型的适用性分析,初步选用考虑稳渗的API模型、新安江模型以及大伙房模型等三个洪水预报模型,用以对比分析不同模型下该流域洪水预报模拟效果;其次,利用1959年～2016年的23场洪水,采用遗传算法结合人工交互的方式率定得到上述模型的参数;最后,根据流域的产汇流特点及其影响因素,对比分析三个洪水预报模型的模拟效果。结果表明,由于受下垫面条件改变的影响,三种模型的模拟效果都不够理想,但是以超渗产流为主的大伙房模型产流模拟效果明显优于其余两种模型,更适用于岗南～黄壁庄区间的洪水预报方案的编制研究。(2)基于大伙房模型的岗南～黄壁庄区间洪水预报方案研究。首先,针对流域下垫面条件改变的影响,引入考虑不同年代下水库截留的折减系数RZ与考虑降雨量与降雨场次的时段有效降雨系数FI,建立改进的大伙房模型以作深入研究;其次,利用23场历史洪水进行模拟,率定得到改进后的模型参数;最后,针对汇流模拟效果较差的问题,以前期土壤含水量为分类指标进行分类模拟,重新率定产汇流参数,并对参数进行合理性分析。结果表明,以前期土壤含水量为分类指标,通过考虑下垫面条件改变的影响,大伙房模型产汇流模拟效果明显提升。其中,产流合格率从82.6%提高到了100%,汇流合格率从39.1%提高到了87.0%,说明采用改进的大伙房模型按照洪水分类的方式制定的岗黄区间预报方案是可用的。(3)岗南～黄壁庄水库群防洪预报调度方案研究。针对水库群汛期弃水多、汛后蓄水少的问题,为了在保证防洪安全的前提下提高水库蓄满率,开展岗南～黄壁庄水库群防洪预报调度研究。首先,从水库历年蓄水状态、供水矛盾、洪水预报方案、自动测报系统、信息传输、闸门操作、水库管理水平等方面开展实施预报调度的必要性和可行性分析;其次,采用反演模拟预报法和同倍比放大法推求不同频率的设计净雨;再次,以预报净雨为主指标,以实测入库流量和库水位为辅指标确定预报调度方案设计思路;最后,以常规调度最高水位和最大下泄流量为约束,模拟确定预报调度规则。结果表明,实施预报调度后,在保证防洪安全的前提下,岗南水库和黄壁庄水库起调水位可同时抬高0.41 m和0.39 m,共增加有效蓄水量32.28×10m。