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土地利用变化和水库调控对洪水过程的影响——以赣江上游平江流域为例

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湖泊科学 2025年第2期37卷 612-626页

作者：陈峻琳温天福李国芳肖勇张静文鲁翔宇江西省水利科学院南昌330029 河海大学水文水资源学院南京210098 水旱灾害防御江西省重点实验室南昌330029 南昌工程学院水利工程学院南昌330029

1980s以来土地利用变化及水库调控作用对赣江上游洪水形成过程产生了较大影响,解析洪水过程对下垫面变化的响应对防洪减灾意义重大。本文以赣江上游平江流域为例,根据下垫面差异将1981-2021年划分为1981-1992年、2000-2010年、2011-2021... 详细信息

1980s以来土地利用变化及水库调控作用对赣江上游洪水形成过程产生了较大影响,解析洪水过程对下垫面变化的响应对防洪减灾意义重大。本文以赣江上游平江流域为例,根据下垫面差异将1981-2021年划分为1981-1992年、2000-2010年、2011-2021年3个时期,分别记为85时期、05时期及20时期,采用情景分析法设置不同时期土地利用和水库调控情景,通过构建MIKE SHE模型并模拟各种情景下的洪水过程,进一步分析土地利用变化及水库调控对洪峰、洪量及峰现时间的影响程度。结果表明:85时期至20时期,平江流域草地、耕地分别减少3.49%和1.72%,林地、建设用地分别增加3.98%和1.41%。受土地利用变化的影响,20时期对比85时期洪水过程洪峰减少6.14%、洪量减少7.03%,峰现时间延后1.5 h,洪峰、洪量、峰现时间在下垫面变化的影响中分别占48%、50%及51%;水库调控对洪水过程发挥削峰错峰作用,洪峰降低6.60%,洪量减少5.72%,峰现时间增加12.29%,在洪峰、洪量及峰现时间变化中的贡献度分别为52%、50%及49%。土地利用变化一定程度上降低洪峰和洪量,而峰现时间延迟程度存在明显差异,其中大洪水、中洪水响应程度低于小洪水,与用地扩张及植被覆盖增长的土地利用转换机制有关;在水库调控影响下,大洪水洪峰和洪量敏感性最强,中洪水次之,小洪水相对弱,大、中、小洪水峰现时间都有延迟但相差不大。本研究分析了水库调控与土地利用变化对洪水过程的影响程度,可为流域洪水预报提供科学参考。

关键词：土地利用变化水库调控洪水过程 MIKE SHE 平江流域赣江上游

上游干支流洪水相关性对下游洪水频率分布的影响——以鄱阳湖抚河为例

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湖泊科学 2024年第4期36卷 1232-1240,I0028,I0029页

作者：江聪刘章君温天福江西省鄱阳湖水资源与环境重点实验室南昌330029 中国地质大学(武汉)环境学院武汉430074 江西省水利科学院南昌330029

较大流域下游的洪水往往是由上游干支流洪水叠加形成,而上游洪水变量一般会存在一定的空间相关性。为揭示流域不同来源洪水相关性对下游洪水频率分布特征的影响,本文选取江西省抚河流域作为研究实例,通过广义回归模型构建下游洪水变量... 详细信息

较大流域下游的洪水往往是由上游干支流洪水叠加形成,而上游洪水变量一般会存在一定的空间相关性。为揭示流域不同来源洪水相关性对下游洪水频率分布特征的影响,本文选取江西省抚河流域作为研究实例,通过广义回归模型构建下游洪水变量对上游干支流洪水变量的条件分布,以此刻画上下游洪水变量之间的关系,然后基于二维Copula函数建立上游干支流洪水变量的联合概率分布,最后由全概率公式推导出下游洪水频率分布,在此基础上,进一步探讨上游洪水变量相关性对下游洪水频率分布特征的影响。结果表明,本文提出的洪水频率分布推导法对抚河李家渡站的洪水频率分布具有较好的拟合效果;上游洪水变量相关性是影响下游洪水频率分布的重要因素,具体来说,相关性的强度与尾部相关性对下游洪水频率分布的均值没有影响,但均对偏态系数C_(v)与峰度系数C_(s)等高阶统计特征有较为明显的影响,下游洪水频率分布的C_(v)值会随上游洪水变量相关性的增强呈现增加趋势,上尾相关性越强,C_(v)和C_(s)越大;流域上游洪水变量相关性强度及上尾相关性的增强都会导致下游极端洪水风险升高,此外,重现期较长的极端水文设计值对上游洪水变量相关性的变化更加敏感。

关键词：洪水频率分布洪水变量相关性全概率公式 Copula函数抚河

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水库防洪预报预泄调度的风险分析

天津大学学报 2008年第9期41卷 1068-1072页

作者：陈卫温天福冯平天津大学建筑工程学院

水库预报预泄调度是水库防洪调度的重要方式之一,它可以提高水库防洪能力.通过分析水库预报预泄调度可能产生的后果,给出了水库预报预泄调度风险率的定义.建立了考虑洪水预报误差情况下入库径流的随机模拟方法.通过大清河流域王快水库... 详细信息

水库预报预泄调度是水库防洪调度的重要方式之一,它可以提高水库防洪能力.通过分析水库预报预泄调度可能产生的后果,给出了水库预报预泄调度风险率的定义.建立了考虑洪水预报误差情况下入库径流的随机模拟方法.通过大清河流域王快水库和龙门水库实际应用表明,在目前的洪水预报精度情况下,对于10年一遇以下的洪水,对这两座水库进行防洪预报预泄调度要冒汛限水位不能及时恢复的风险,进而可能影响水库的供水需求;而对于20年一遇洪水以上的洪水,对其进行预报预泄调度是非常必要的,所发挥的防洪效益也比较明显.

关键词：洪水预报误差预泄调度风险分析

考虑洪水预报误差的水库防洪控制调度的风险分析

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水力发电学报 2009年第3期28卷 47-51页

作者：冯平徐向广温天福郑芃天津大学建筑工程学院天津300072 水利部海河水利委员会天津300170

水库动态汛限水位控制调度是水库管理调度的重要方式之一,它可以提高水库的兴利效益。本文通过分析水库动态汛限水位控制调度可能产生的后果,给出了水库动态汛限水位控制调度风险的定义,并建立了考虑洪水预报误差情况下的入库径流的随... 详细信息

水库动态汛限水位控制调度是水库管理调度的重要方式之一,它可以提高水库的兴利效益。本文通过分析水库动态汛限水位控制调度可能产生的后果,给出了水库动态汛限水位控制调度风险的定义,并建立了考虑洪水预报误差情况下的入库径流的随机模拟方法。通过大清河流域水库实际应用表明:洪水预报误差可能对水库动态汛限水位控制调度的风险产生一定的影响,其影响程度主要都取决于洪水预报的精度情况。在大清河流域,其洪水预报系统的洪水预报误差对各水库动态水位控制调度的影响都是很小的。但各水库汛限水位的提高程度如果超过1m时,对白洋淀的防洪压力会很大。

关键词：水库调度洪水预报误差汛限水位风险分析

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考虑洪水预报情况下水库防洪调度问题的研究

考虑洪水预报情况下水库防洪调度问题的研究

作者：温天福天津大学

学位级别：硕士

目前,我国大部分水库全汛期采用一个固定的防洪限制水位,部分已实现汛限水位分期控制。随着降雨、洪水预报已达到可利用精度,水库调度应结合流域预报信息对不同频率洪水采用不同的汛限水位以充分发挥水库的综合效益。作者广泛阅读和分... 详细信息

目前,我国大部分水库全汛期采用一个固定的防洪限制水位,部分已实现汛限水位分期控制。随着降雨、洪水预报已达到可利用精度,水库调度应结合流域预报信息对不同频率洪水采用不同的汛限水位以充分发挥水库的综合效益。作者广泛阅读和分析国内外有关文献,运用水库调度原理和风险效益思想,对王快水库不同预报洪水采取不同的汛限水位进行探讨,为其预报预蓄调度和预报预泄调度提供了科学的依据。本文的主要内容和研究结果如下:(1)王快水库是大清河流域中几座大(Ⅰ)型水库之一,其洪水预报系统精度已达到甲等,可以提供可靠的预报信息。因此,可以对水库进行预报预蓄调度和预报预泄调度,充分发挥水库的防洪、兴利效益。(2)水库汛限水位是根据小概率洪水制定的,对于非致灾性低标准洪水则可以采用预报预蓄调度,实现水库的雨洪资源化。运用洪灾损失效益模型来评价各预蓄调度方案,洪灾损失考虑库区、下游损失,效益则包括供水、发电效益两方面。对于王快水库而言,对预报值为10年以下的洪水采取预蓄调度,预报预蓄调度方案对应的汛限水位为193.5 m。(3)根据降雨预报预见期、产汇流时间及控泄量,拟定王快水库预报预泄方案。利用指标体系法评价不同重现期洪水的预泄方案,指标包括消落深度、最高水位变幅、汛限水位恢复时间、削峰幅度和汛限水位恢复水平。结合洪水预报精度,采用Monte-Carlo法随机模拟入库洪水过程线,通过对王快水库的调洪演算可得出预报预泄方案集各指标的最可能值。通过模糊优选模型对各方案进行优选,结果表明,预报值为20年的洪水最优的三个方案为24 h/800 m3/s、48 h/400 m3/s和60 h/200 m3/s;而预报值为50年的洪水则为36 h/600 m3/s、48 h/400 m3/s和36 h/400 m3/s。

关键词：洪水预报精度预报预蓄调度预报预泄调度风险效益指标体系法

基于用水总量控制的水资源承载能力分析研究——以赣江袁河流域为例

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长江流域资源与环境 2012年第3期21卷 276-282页

作者：杨永生温天福刘聚涛江西省水利科学研究院水资源水环境研究所/水利部鄱阳湖水资源水生态环境研究中心江西南昌330029

通过界定水资源承载能力的概念和内涵,提出基于总量控制条件下人口-经济-水资源三者系统协调耦合的水资源承载能力分析计算方法,分别采用产业结构调整和水资源优化配置模型等措施,以赣江袁河流域水资源承载能力分析计算进行例证。研究... 详细信息

通过界定水资源承载能力的概念和内涵,提出基于总量控制条件下人口-经济-水资源三者系统协调耦合的水资源承载能力分析计算方法,分别采用产业结构调整和水资源优化配置模型等措施,以赣江袁河流域水资源承载能力分析计算进行例证。研究结果表明:在用水总量控制、保障社会发展水平和人均GDP水平条件下,(1)优化后行业用水定额下降,流域需水总量减少,水资源利用效率提高,目标年2015年和2030年流域需水量调整后较调整前分别减少0.36亿m3、0.90亿m3,较调整前下降了2.3%和5.3%;(2)对于不同目标年,优化后用水区域可承载GDP和承载人口有所增加,2015年和2030年全流域可承载GDP分别增加26.49亿元和151.91亿元,全流域可承载人口分别增加7.73万人和18.74万人。

关键词：用水总量控制承载能力优化配置模型协调耦合袁河

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年径流频率分析的一次二阶矩法及其应用

水科学进展 2017年第3期28卷 390-397页

作者：熊立华邝韵琪于坤霞温天福武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室湖北武汉430072 西安理工大学西北水资源与环境生态教育部重点实验室陕西西安710048 江西省水利科学研究院江西南昌330029

针对流量资料极短时传统年径流频率分析方法——适线法不再适用的问题,分析了基于水文过程,由影响径流形成的因子推求年径流频率的一次二阶矩法的可行性,并讨论其在无流量资料流域应用中所存在的问题与解决方法。以江西省20个流域为研... 详细信息

针对流量资料极短时传统年径流频率分析方法——适线法不再适用的问题,分析了基于水文过程,由影响径流形成的因子推求年径流频率的一次二阶矩法的可行性,并讨论其在无流量资料流域应用中所存在的问题与解决方法。以江西省20个流域为研究对象,采用无参数Schreiber方程与单参数Fu-Zhang方程的水量平衡式作为年降雨—径流模型,结果表明:(1)一次二阶矩法的分析结果与实测年径流的经验频率较为吻合;(2)无流量资料流域中,忽略土壤含水量年间变化的作用,Fu-Zhang模型的分析结果比Schreiber模型好;(3)无流量资料流域中,FuZhang模型中的参数ω可采用反距离权重法估计。

关键词：年径流频率一次二阶矩法无流量资料流域

大湖流域水生态文明特征与评价体系研究--以鄱阳湖流域为例

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水利水电技术 2018年第3期49卷 97-105页

作者：严子奇周祖昊温天福中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100038 江西省江西省水利科学研究院江西南昌330029

基于对水生态文明内涵的解读,阐述了大湖流域水生态文明的特征,提出了由三个系统(自然系统、社会经济系统及人水关系系统)、三类自然地貌单元(山区、平原、湖区)、两个社会经济系统(城市、农村)及25个指标构成的大湖流域水生态文明评价... 详细信息

基于对水生态文明内涵的解读,阐述了大湖流域水生态文明的特征,提出了由三个系统(自然系统、社会经济系统及人水关系系统)、三类自然地貌单元(山区、平原、湖区)、两个社会经济系统(城市、农村)及25个指标构成的大湖流域水生态文明评价指标体系。在评价方法方面,引入了差异化权重评分系统和多尺度赋分方法。分级评价标准考虑了我国现有水生态文明试点评价工作的经验和不同地区的自然和经济社会特点,将水生态文明状况划分为五级,以体现大湖流域整体水生态文明状况及流域内水生态文明的空间差异性。将该方法应用于江西省鄱阳湖流域,评价其水生态文明空间格局,并进一步明确了鄱阳湖流域整体及分区水生态文明建设的重点方向。研究成果对评价大湖流域水生态文明、明确进一步建设的重点任务具有参考价值。

关键词：大湖流域水生态文明评价指标体系评价方法鄱阳湖

基于时变矩BMA方法的赣江流域年输沙量变化归因分析

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农业工程学报 2021年第7期37卷 140-149页

作者：温天福熊立华江聪许新发刘章君江西省水利科学院南昌330029 武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室武汉430072 中国地质大学(武汉)环境学院武汉430074

分析河道泥沙影响因素并进行定量归因分析,对正确认识和评价流域水土流失治理措施有着重要意义。该研究通过对鄱阳湖赣江流域1958-2014年的年输沙量变化特征分析,引入降雨侵蚀、森林覆盖以及水库调控3个影响因素建立年输沙量时变矩模型... 详细信息

分析河道泥沙影响因素并进行定量归因分析,对正确认识和评价流域水土流失治理措施有着重要意义。该研究通过对鄱阳湖赣江流域1958-2014年的年输沙量变化特征分析,引入降雨侵蚀、森林覆盖以及水库调控3个影响因素建立年输沙量时变矩模型,利用BMA方法融合4个时变矩模型模拟赣江年输沙量过程,并定量归因分析年输沙量变化中多因素的贡献程度。研究表明:1)以降雨侵蚀力、森林覆盖率和水库调控系数为主要物理影响因子构建的时变矩模型,可以较好地描述赣江年输沙量分布特征及时变过程,纳什效率系数达到0.93;2)BMA方法有效融合了多个时变矩模型的优点,年输沙量模拟的不确定性区间变小,通过遍历多因素情景组合可定量分离不同影响因素的贡献量及变化范围;3)相对于基准期(1958-1989年),变化期(1990-2014年)赣江流域年输沙量显著减少(P<0.05),主要受人类活动影响,与双累积曲线法和产沙函数法的定量归因结果相近。森林覆盖率和大中型水库调控对赣江流域年输沙量减少贡献量分别为414.87和261.45×10^(4)t/a,两者贡献率分别为59.72%、37.63%,而降雨侵蚀导致年输沙量增加约42.99×10^(4)t/a,其他因素减少年输沙量61.40×10^(4)t/a。对于赣江流域,持续加强流域森林资源的保护,强化大中型水库的调控能力,是提升流域水土流失治理能力的重要举措。研究结果可为流域水土流失综合治理提供科学参考。

关键词：模型水库输沙量 BMA方法归因分析非一致性多因素赣江流域