【摘 要】
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洪水灾害作为自然界最常见、最严重的自然灾害之一,在历史上给人类带来了不可估量的损失。洪水预报作为最重要的防洪非工程措施之一,在防洪过程中起着重要的决策支持作用。近年来,随着人类活动的加剧,改变了流域的下垫面条件,进而影响流域产汇流特性,降低了原有洪水预报方案的预报精度。本文以桓仁水库为背景,开展下垫面变化条件下流域洪水预报研究。首先分析桓仁水库原预报方案及存在问题,然后研究洪水影响因素的变化趋势,
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洪水灾害作为自然界最常见、最严重的自然灾害之一,在历史上给人类带来了不可估量的损失。洪水预报作为最重要的防洪非工程措施之一,在防洪过程中起着重要的决策支持作用。近年来,随着人类活动的加剧,改变了流域的下垫面条件,进而影响流域产汇流特性,降低了原有洪水预报方案的预报精度。本文以桓仁水库为背景,开展下垫面变化条件下流域洪水预报研究。首先分析桓仁水库原预报方案及存在问题,然后研究洪水影响因素的变化趋势,最后开展下垫面变化条件下桓仁水库洪水预报方案研究。取得的主要研究成果如下:(1)洪水影响因素的变化趋势研究。首先利用趋势分析法和MK非参数秩次相关检验法分析了对桓仁水库洪水特征变化趋势,结果显示,场次洪水各特征并无明显变化趋势;然后利用遥感资料,研究分析了桓仁流域1980s以来的土地利用时空变化特征,发现桓仁流域内主要土地利用类型为林地和耕地,占比90%以上,其各种土地利用类型的总体变化非常小;最后,统计分析了1950s以来桓仁流域内水利工程数量、库容及空间分布,结果表明,桓仁流域中上游水利工程变化相对较大,可以认为影响场次洪水预报精度的主要因素是流域内中小型水利工程。(2)不考虑水利工程影响的桓仁水库洪水预报方案研究。根据桓仁流域特点,选取新安江模型作为洪水预报模型,利用1967~2013年77场历史洪水进行不分单元和分单元模拟。结果表明,分单元新安江模型考虑了降雨时空的不均性,模拟效果更好,产、汇流预报合格率分别为79.2%和68.8%,但检验期汇流预报合格率较率定期大幅降低。经分析可知,其原因为上游修建了大量的水利工程,导致了不同年代产汇流特性不一致。(3)考虑水利工程影响的桓仁水库洪水预报方案研究。针对桓仁水库流域下垫面时空变化特点,将历史场次洪水分为1967~1977年、1997~2004年、1978~1996年、2005~2013年4个不同年代。首先基于聚合水库的思想,把流域上游各子流域的水利工程分别聚合成不同的水库;然后根据各水利工程的基本调蓄规律制定聚合水库的蓄泄关系曲线;最后将聚合水库的蓄泄关系曲线与新安江模型相结合,构建考虑上游水利工程影响的桓仁水库洪水预报模型,分别模拟四个年代的洪水,挖掘上游中小水库工程的蓄放规律,并分析流域内水利工程对的洪水过程影响过程。结果表明,所制定的水库蓄泄关系曲线基本符合上游中小水库工程的蓄放规律,模拟精度得到较大幅度的提高。
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