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协调公平与效率的“四水四定”研究Ⅱ:应用

水利学报 2024年第3期55卷 266-277,287页

作者：游进军贾玲王彦兵杨朝晖汪林薛志春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 宁夏回族自治区水利调度中心宁夏银川750002 北京市水科学技术研究院北京100044

宁夏干旱缺水且发展不均衡,以水定需是必然选择。本文针对宁夏水资源条件和经济社会特征,构建协调公平与效率的“四水四定”优化模型,开展全区“四水四定”方案分析。模型以用水总量红线指标为水资源刚性约束,根据区域发展战略确定刚性... 详细信息

宁夏干旱缺水且发展不均衡,以水定需是必然选择。本文针对宁夏水资源条件和经济社会特征,构建协调公平与效率的“四水四定”优化模型,开展全区“四水四定”方案分析。模型以用水总量红线指标为水资源刚性约束,根据区域发展战略确定刚性保障需求,通过水与“四定”协调关系分析得出经济社会发展和用水效率可行变化范围。以2019年为现状、2025年为目标年,采用模型协调优化得出“四定”规模控制目标,以及分行业和区县的用水总量控制指标。结果表明,在全区73.27亿m 3用水总量和41.5亿m 3耗水约束下,满足全面小康的“四定”规模为750万人、5481亿元GDP、84.7万hm 2灌溉面积和791 km 2建成区面积。通过对比分析方案的公平性和效率提升状况,揭示了不同行业、区域的水量流转方向,表明约束设置对结果有显著影响,可为区域经济社会发展和水资源管控决策提供参考。

关键词：四水四定多目标协调优化刚性需求水资源配置区域均衡

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雨量数据缺失条件下基于实测流量的降水反演研究——以北京市“23·7”极端暴雨为例

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河海大学学报(自然科学版) 2024年

作者：张旭旻陈颖冰李永坤卢亚静薛志春胡晓静北京市水科学技术研究院

受“23·7”极端暴雨影响，北京市永定河与大清河部分中小流域雨量站损毁或数据传输中断，导致实测降水数据缺失，给后续洪水调查及水文分析研究带来较大困难。为了在缺失实测降水数据的情况下，快速准确掌握暴雨量级及重现期，本研究... 详细信息

受“23·7”极端暴雨影响，北京市永定河与大清河部分中小流域雨量站损毁或数据传输中断，导致实测降水数据缺失，给后续洪水调查及水文分析研究带来较大困难。为了在缺失实测降水数据的情况下，快速准确掌握暴雨量级及重现期，本研究在选取雨量站损毁严重，实测降水数据可靠性较差的五个典型中小流域的基础上，基于实测流量数据，利用动态系统响应曲线（Dynamic System Response Curve，DSRC）降水反演方法对实际降水量进行反演，并采用均方根误差（Root Mean Square Error，RMSE）、PEARSON相关系数与Nash效率系数作为评价指标，检验反演方法的有效性。同时统计分析实测降水（反演前）、反演降水（反演后）与实际降水（利用多源数据融合后的降水数据近似）不同历时的降水特征值，对反演降水的准确性进行评价。结果表明：1）DSRC降水反演方法在五个典型流域中均能够对流域面平均降水过程进行有效反演，反演前后的降水过程与实际降水过程的平均RMSE分别为5.97与3.86，平均PEARSON相关系数分别为0.67与0.82，平均Nash效率系数分别为0.27与0.67；2）DSRC反演方法对降水特征值的反演效果与新安江模型模拟效果以及雨量站实测雨峰的准确度密切相关；3）在雨量站数据传输中断后，DSRC方法仍能够对实际降水进行有效反演，反演的降水过程表现出明显的连续性特征。

关键词：动态系统响应曲线降水反演 “23·7”极端降水

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北京市“63·8”特大暴雨洪涝反演分析

中国防汛抗旱 2024年第4期34卷 48-54页

作者：李永坤杨思敏郑凡东周星薛志春卢亚静北京市水科学技术研究院北京100048 北京市非常规水资源开发利用与节水工程技术研究中心北京100048

随着全球气候变化加剧,极端天气事件的发生频率和强度都有所增加。为了深入了解极端天气事件对城市的影响,以“63·8”特大暴雨为研究对象,通过详细分析历史洪涝事件,结合当前北京市基础设施和水利工程条件,采用精细化洪涝模型,开展了... 详细信息

随着全球气候变化加剧,极端天气事件的发生频率和强度都有所增加。为了深入了解极端天气事件对城市的影响,以“63·8”特大暴雨为研究对象,通过详细分析历史洪涝事件,结合当前北京市基础设施和水利工程条件,采用精细化洪涝模型,开展了“63·8”特大暴雨洪涝反演分析,模拟其在当前高度密集的人口和经济社会条件下可能造成的影响,以期为今后水旱灾害防御工作提供有益参考。结果表明:尽管近年来城市防洪排涝能力有所加强,但城市极端强降雨突发性增强,人口与社会经济条件密集程度高,同等降雨条件下社会经济损失会明显增加。提出了一系列的对策建议,包括完善城市防洪体系、治理行洪障碍物、增强公众的洪水防范意识和能力,以及推动传统防洪措施和现代科技结合的研究,以期更好地应对未来可能发生的洪水灾害。

关键词： “63·8”特大暴雨反演分析精细化洪涝模型北运河流域大清河流域北京市

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洪水分类的可变集原理与方法

中国科学：技术科学 2013年第9期43卷 1202-1207页

作者：陈守煜薛志春李敏大连理工大学水利工程学院水资源与防洪研究所大连116024

洪水分类是提高洪水预测精度的一个有效途径.根据可变集的对立统一数学定理,提出洪水分类可变集原理与方法,将辩证法基本规律的数学定理应用于洪水分类.对在工程技术领域中运用辩证思维分析问题、研究问题具有启迪意义.结合黄河支流秃... 详细信息

洪水分类是提高洪水预测精度的一个有效途径.根据可变集的对立统一数学定理,提出洪水分类可变集原理与方法,将辩证法基本规律的数学定理应用于洪水分类.对在工程技术领域中运用辩证思维分析问题、研究问题具有启迪意义.结合黄河支流秃尾河流域15场洪水分类实例,通过对分类结果的比较与分析,指出集对分析分类法存在的错误,而可变集方法理论严谨,计算简便,且其分类结果客观、精确,符合实际情况.研究表明在解决分类问题中,不但要求成果的合理性,而且要求方法的科学性.

关键词：洪水分类可变集对立统一定理渐变式质变集对分析

二层结构的流域生态调度研究Ⅱ:松花江流域生态调度实践与应用

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水利学报 2022年第1期53卷 11-19页

作者：游进军薛志春林鹏飞魏娜牛存稳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 北京市水科学技术研究院北京市非常规水资源开发利用与节水工程技术研究中心北京100038 河海大学江苏南京210098 西安理工大学西北旱区生态水利工程国家重点实验室陕西西安710048

随着生态文明建设、人水和谐理念的深入,生态调度也从理论方法研究进入实践应用阶段,但从工程生态调度到流域生态调度仍有诸多技术问题。本文以流域生态调度需求迫切的松花江流域为例,在梳理流域经济发展与生态保护需求的基础上,构建松... 详细信息

随着生态文明建设、人水和谐理念的深入,生态调度也从理论方法研究进入实践应用阶段,但从工程生态调度到流域生态调度仍有诸多技术问题。本文以流域生态调度需求迫切的松花江流域为例,在梳理流域经济发展与生态保护需求的基础上,构建松花江流域二层结构流域生态调度模型,在流域层面水量总体配置的基础上针对重点生态断面、水库进行生态优化调度。通过从流域水量调控到断面生态流量调度的耦合分析,给出不同方案流域水量供需平衡和水源配置基础上的重点断面生态调度结果,提出重点水库的调度规则优化方案,验证了二层结构流域生态调度模型的实际应用效果,可为流域生态调度实践和相关研究提供依据和参考。

关键词：二层结构水库生态调度应用松花江流域

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基于改进人工鱼群算法的梯级水库群优化调度

系统工程理论与实践 2011年第6期31卷 1118-1125页

作者：彭勇唐国磊薛志春大连理工大学水利工程学院大连116023

分析了人工鱼群算法存在的问题,提出一种改进人工鱼群算法,并将其用于梯级水库群的优化调度.其改进思想是采用动态调整人工鱼视野和步长的方法,较好地平衡了人工鱼群算法的全局搜索能力和局部搜索能力的矛盾;在此基础上,针对算法局部更... 详细信息

分析了人工鱼群算法存在的问题,提出一种改进人工鱼群算法,并将其用于梯级水库群的优化调度.其改进思想是采用动态调整人工鱼视野和步长的方法,较好地平衡了人工鱼群算法的全局搜索能力和局部搜索能力的矛盾;在此基础上,针对算法局部更新策略引起的更新操作前后个体空间位置变化较大,降低收敛速度这一问题,在局部更新时采用了阈值选择的策略.通过实例验证了该改进算法的有效性,并对改进算法的阈值参数进行了率定.

关键词：水电工程梯级水库群优化调度改进人工鱼群算法

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基于可变集的年径流预测方法

水利学报 2014年第8期45卷 912-920页

作者：陈守煜薛志春李敏刘冬梅大连理工大学水利工程学院辽宁大连116024

年径流预测是水资源学科中的研究热点与难点,如何保证预测方法的科学性与预测精度的稳定性是研究的关键问题。文中应用可变集的辩证法数学定理,引入辩证思维,提出年径流预测可变集方法新的研究途径。通过实例与实测值比较分析,表明新的... 详细信息

年径流预测是水资源学科中的研究热点与难点,如何保证预测方法的科学性与预测精度的稳定性是研究的关键问题。文中应用可变集的辩证法数学定理,引入辩证思维,提出年径流预测可变集方法新的研究途径。通过实例与实测值比较分析,表明新的预测途径在满足一定预报精度要求的前提下,可以保证方法的可靠性与结果的稳定性,具有广阔的应用发展前景。

关键词：年径流预测新途径可变集辩证法数学定理相对差异度

基于可变集辩证法数学定理的库群防洪优化调度方法

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水力发电学报 2014年第6期33卷 46-52,77页

作者：陈守煜祝雪萍薛志春李敏大连理工大学水资源防洪研究所辽宁大连116024 太原理工大学水利科学与工程学院太原030024

根据可变集的辩证法三大基本规律数学定理,提出水库与库群多目标防洪优化调度决策方法。方法的主要特点是:以辩证法及其数学定理为理论基础,以多级别防洪优化调度的目标标准区间值为基本模式,对水库与库群防洪优化调度决策方案逐个识别... 详细信息

根据可变集的辩证法三大基本规律数学定理,提出水库与库群多目标防洪优化调度决策方法。方法的主要特点是:以辩证法及其数学定理为理论基础,以多级别防洪优化调度的目标标准区间值为基本模式,对水库与库群防洪优化调度决策方案逐个识别,其中级别特征值相对较小(达到1.5左右)的方案为优化调度决策满意方案,否则须生成新的调度方案,作二次识别优化。方法理论严谨,概念新颖,计算简便,具有广宽的应用前景。

关键词：防洪工程可变集辩证法数学定理水库优化调度决策

基于MIKE FLOOD耦合模型的洪水淹没风险分析:以北京市某科学城为例

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水利水电技术（中英文） 2022年第7期53卷 1-17页

作者：王天泽王远航马帅赵梦舟张露凝薛志春任宇孙冉北京市水科学技术研究院北京100048 北京市京密引水管理处北京101400 中国城市规划设计研究院北京100037 北京水利水电学校北京100024

为科学制定城市空间发展及相关规划,对城市暴雨洪水进行精细化模拟,以北京市某科学城为例,利用MIKE FLOOD平台,基于基础地理、河道断面、闸坝工程、暴雨洪水、防洪规划及调度等数据构建了河道一维、研究区二维的大尺度、高精度耦合模型... 详细信息

为科学制定城市空间发展及相关规划,对城市暴雨洪水进行精细化模拟,以北京市某科学城为例,利用MIKE FLOOD平台,基于基础地理、河道断面、闸坝工程、暴雨洪水、防洪规划及调度等数据构建了河道一维、研究区二维的大尺度、高精度耦合模型,模拟范围包括山区120 km^(2)、平原区267 km^(2)。根据设计洪水和2021年潮白河生态补水实测数据进行了模型参数率定和验证,准确模拟了现状和规划情景下的河道洪水漫溢及洪水淹没情况。结果表明:模拟水位与率定及验证水位差均不大于0.20 m,纳什系数接近于1,均方根误差较小。模型对包含山区和平原区的大区域范围及精细化河道断面和网格尺度模拟结果较好,适用于科学城洪水淹没风险分析。现状条件下,科学城内仅沙河牤牛河基本满足20 a一遇防洪标准,20 a、50 a和100 a一遇洪水条件下科学城淹没面积分别为0.45 km^(2)、0.76 km^(2)和3.06 km^(2),淹没主要集中在沙河中游部分河段以及沙河、雁栖河下游入河口处两岸。规划条件下,科学城内河道基本满足防洪标准,未发生洪水淹没。

关键词： MIKE FLOOD 耦合模型科学城行洪能力洪水淹没风险降水内涝城市防洪