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山西省中、小型水库汛限水位调整若干问题研究

车岳  
【摘要】:在水资源日益匮乏的情况下,协调兴利与防洪之间的矛盾,合理调整水库汛限水位,在保证防洪安全的前提下充分发挥蓄水效益,是有效解决山西省水资源紧缺问题的重要途径之一,同时对水资源可持续利用也具有现实而又深远的意义。不考虑水库本身加高加固、泄流能力增大和上下游新增的防洪工程措施,水库汛限水位调整的空间主要来源于三个方面:一是由于水文系列的延长,设计入库洪水发生了改变,这样可以基于新的设计洪水来调整汛限水位;二是根据水库流域暴雨洪水的季节性变化规律,对原汛期进行分期,这样可根据新的分期设计洪水来进行分期汛限水位的调整;三是借助于现代测报设备的更新和预测手段的提高,洪水预报或降雨预报的精度提高,为决策者提供有效预见期,从而可以提高水库汛限水位。本文针对这三个方面,对山西省中小型水库汛限水位的调整展开以下5部分研究。 (1)山西省2011年3月实行的《山西省水文计算手册》对12个中小流域设计洪水成果进行了复核,结果比原设计值减小。本文采用该手册对张家庄水库实例计算,结果表明设计洪水峰值和量级均较原设计值低,为《山西省水文计算手册》的结论提供了佐证。这一结论表明,山西省中小型水库目前设计洪水均偏大,汛限水位可以提高。 (2)系统研究了目前水库汛期分期的三种方法,指出气候成因法由于所需气候资料过多,流域情况复杂,只能用作定性分析;数理统计法阈值选取主观因素过大;模糊集合法考虑了汛期水文特性在时间上的分布规律,但也存在阈值选取的主观因素。在此基础上提出山西省中小型水库汛期分期需要结合实际情况进行验证,并在各分期间设置过渡期以便水位平稳过渡。 (3)详细分析了目前分期防洪标准的两种观点。采用全概率公式证明了将分期防洪标准等同于年度防洪标准的观点降低了水库原防洪标准;指出提高主汛期防洪标准降低其余分期防洪标准的观点虽然满足水库原标准不变,但对山西省中小型水库不具有适用性。通过全概率公式推导出分期防洪标准应为分期数n的n倍,为分期洪水的计算提供了理论依据。 (4)分析了目前分期设计洪水的两种计算方法,指出采用传统的分期最大值法计算设计洪水降低了水库防洪标准;Frank函数建模法对样本要求严格,且计算结果表明其增大了水库主汛期设计洪水,对山西省中小型水库不具有适用性;针对山西省中小型水库的情况,提出采用分期数n的n倍来确定分期防洪标准,通过暴雨频率适线确定设计暴雨值,采用《山西省水文计算手册》计算设计洪水。 (5)详细分析了目前我国汛限水位控制的两种方法,指出山西省中小型水库不具备动态控制的条件;基于降雨预报精度已达可利用的程度,提出利用降雨预报提供洪水的有效预见期,采用预泄能力约束法实现汛限水位的上调。 针对本文存在的不足,提出了进一步研究的四点建议。


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