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基于平原水库的水资源调控模式研究

曲兴辉  
【摘要】:平原区人口稠密、经济发达、大型基础设施众多,水资源供需矛盾突出,节流开源是平原区水资源开发利用和管理的主要途径。由于平原水库本身存在蒸发、渗漏和泥沙淤积等不利因素,因而是否应该修建平原水库的问题,一度成为学术界争论的焦点。 本论文在详细分析平原水库功能特性和水资源系统结构的基础上,论证了科学规划和因地制宜修建平原水库的必要性,构筑了平原区水资源开发利用的新模式。研究了平原水库的洪水资源化问题,论述了洪水资源可利用量的具体计算方法。对滞洪型平原水库建立了洪水回补地下水的计算模型,根据影响因子,说明了平原水库水面蒸发计算方法;对综合利用型平原水库以汛限水位的动念控制减少弃水,建立了上浮下调和模糊推理两种汛限水位动态控制模式,给出了汛限水位动态控制风险率计算模型。根据平原区地表水系统与地下水系统水力联系密切的特点,构建了平原水库地表水与地下水系统联合模拟的数学模型,以分布式空间单元水力耦合为基础,采用SOR和Gauss-Seidel法迭代求解数学模型,研究了水库库周浸没的计算方法和判别标准。基于费用准则和供水量准则,建立了河流与含水层、平原水库与含水层、平原水库上下水源联合调控模型,实现地表水库和地下含水层的联合调控作用。利用大系统优化原理,将优化与模拟有机结合,建立了地表水系统和地下水系统联合调控优化模型,通过水量交换的耦合,实现整体系统的最优。根据天然径流序列的相依性和不确定性,建立了模糊带权马尔柯夫链模型预测径流量未来的丰枯变化情况,评价运行期供水水源系统的可靠性。从供水水源持续运行的角度,建立了平原水库供水水源系统风险模拟数学模型,利用数理统计方法对供水水源系统的风险进行分析和评价。以正在建设的辽河石佛寺水库枢纽一期工程为例,进行了详细的实证研究,辨证地分析了平原水库存在的问题,以扩大水资源利用量为主要目的,较为系统地架构了基于平原水库的水资源开发利用模式,获得的成果对平原水库的科学规划、合理建设、水资源开发利用和管理等方面,具有参考价值。


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