水库群影响下岷江径流规律分析及中长期径流预报研究

发布时间：2020-09-03 20:03

　　 在水库群建设阶段,由于人为大面积改变土地利用和植被覆盖而造成下垫面结构发生不可逆的变化,引起了水文过程的剧烈变化。在水库群运行阶段,水库群在发挥防洪发电等作用时,对河川径流特征造成显著变化,导致河流水文情势改变。因此明确水电开发对流域径流特征的改变程度,定量评价下垫面变化和水库群运行对河道径流的影响,开展水库群运行背景下的中长期径流预报,对制定新形势下流域水资源的合理开发利用、保护资源环境措施以及优化水利工程调度方案具有十分重要的意义。岷江是长江上游水量最大的支流,也是长江流域重要的水能资源开发基地。本文以岷江流域为研究区,深入开展水库群运行下流域径流演变规律分析、水文过程模拟和中长期径流预报研究。主要研究结论如下:(1)针对水库群建设运行对径流的影响程度问题,以岷江流域的出口控制站(高场水文站)径流序列为研究对象,分别采用倾向率法、滑动T检验、Mann-Kendall检验、小波分析等统计分析方法探讨流域内径流的年际年内变化规律和趋势,并通过水文情势变化分析法(IHA)和CRITIC法定量确定径流改变程度和指标影响权重。研究结果表明:随着水库建设运行数量增加,最大(最小)流量降低(增加)幅度变大;水库建设运行对汛期河道径流影响最为显著,其中6-10月平均流量和年最大流量这6个指标所占权重较大;高场站径流改变程度为中度。(2)为解决水库蓄泄水和水库群建设造成土地利用、植被覆盖变化对径流影响问题,采用SWAT模型并用控制变量法设置了两种水文模拟情景模式,通过SWAT-CUP中Parasol分析法进行参数敏感性分析,定量分析土地利用/土壤植被和水库群运行对径流的影响值。模拟结果显示:在1995-2000年期间,径流因土地利用/土壤植被变化减少了45m3/s,因水库运行减少了75m3/s,说明水库蓄泄水对径流影响较为显著。(3)针对水库群蓄泄水影响下的中长期径流预报研究,本文从物理成因出发,将气象预报因子与水库蓄泄因子集结合,建立多元回归、BP神经网络和基于PSO参数寻优的支持向量机模型,并将有无水库蓄泄因子的预报结果进行对比分析,研究水库群运行对预报精度影响。对比两种方案预报结果得出:采用多元回归预报模型,增加蓄泄因子的预报方案精度提高了7.01%;采用BP神经网络模型,增加蓄泄因子的预报方案精度提高了4.17%;采用支持向量机模型,增加蓄泄因子的预报方案精度提高了2.33%。
【学位单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：P338.2
【部分图文】：

图 3-1 高场站径流变化趋势.2. 径流周期性分析径流序列随时间的变化受到多种因素的综合影响。径流变化过程存在多时间尺度重要特征，一般表现为大尺度中包含小尺度变化周期。本文根据高场水文站多年测径流数据，借助 Matlab、surfer 和 excel 软件，选用 Morlet 函数作为基小波函行小波变换，分离出径流序列的多尺度变化周期。下图 3-2 和图 3-3 所示为高场站年径流小波分析结果相关的四张图，分别为小波变换实部等值线图、模等值线小波方差图及主周期小波系数图。实部等值线图可以清晰反映径流演变过程中存在的多时间尺度特征。高场站在径变过程中存在 3～9 年、10～25 年、25～32 年的三个时间尺度变化，10～25 年尺出现了枯-丰交替的准 5 次震荡，同时可以看出 3～9 年、10～25 年两个尺度的周化在整个分析时段表现得非常稳定。

华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文图 3-3（左）中存在 5 个较为明显的峰值，它们分别对应 3 年、5 年、7 年、12 年、19年。最高峰值发生在 19 年尺度上，表明该尺度上发生震荡作用最大，可视为第一主周期；同理，7 年尺度为第二主周期；第三、第四、第五峰值分别对应着 12 年、5 年和 3 年。这五个周期的波动控制着流域径流在整个流域内的变化特征。绘制出径流演变的第一和第二主周期小波系数图（图 3-3（右）），得出在 19 年时间尺度上，岷江流域径流变化的平均周期为 12 年，径流发生了 5 次丰枯转换；同理，在 7 年尺度上，流域径流发生了 12 次丰枯变换。

7 年尺度为第二主周期；第三、第四、第五峰值分别对应着 12 年、5 年和 3 年。这五个周期的波动控制着流域径流在整个流域内的变化特征。绘制出径流演变的第一和第二主周期小波系数图（图 3-3（右）），得出在 19 年时间尺度上，岷江流域径流变化的平均周期为 12 年，径流发生了 5 次丰枯转换；同理，在 7 年尺度上，流域径流发生了 12 次丰枯变换。图 3-2 高场站径流小波系数实部等值线图（左）、小波系数模等值线图（右）

【参考文献】

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本文编号：2811897