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洪水资源安全利用的理论和实践

作　者: 高波
导　师: 胡四一；金忠青
学　校: 河海大学
专　业: 水文学及水资源
关键词: 海河流域洪水资源汛期分期划分:分期设计洪水水库汛限水位防洪风险分析
分类号: TV213.9
类　型: 博士论文
年　份: 2005年
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内容摘要

流域洪水威胁和水资源严重短缺共存,通过水库汛限水位的调整运用处理好防洪与蓄水矛盾是实现洪水资源安全利用的重要途径。论文围绕流域洪水资源利用的若干核心问题:流域洪水资源化潜力、流域暴雨洪水的季节性变化规律、水库汛期分期定量描述方法、水库分期设计洪水计算方法以及水库汛限水位调整运用的风险设计等进行了深入研究,构建了利用水库汛限水位调蓄洪水资源的理论体系和技术框架。论文在全面回顾国内外洪水资源利用的理论研究和科学实践的基础上,阐明了洪水资源化的定义和内涵,系统地提出洪水资源化的利用方式及其实现途径,分析了人类活动和自然因素共同作用下流域洪水资源特性的变化规律及演变趋势,定量评价了流域洪水资源利用的现状水平和洪水资源可利用潜力;论文从研究水库流域暴雨、洪水季节变化规律入手,分析了暴雨洪水的时空分布特性,结合影响流域降雨发生的天气系统和大气环流条件的气象成因分析,定性提出了水库控制流域暴雨洪水的季节分期规律;同时辅以采用气象界划分法、模糊集合分析法、系统聚类法、分形方法和Fisher最优分割法等多种定量分析方法的综合对比来探索汛期的合理划分;针对分期设计洪水计算中洪水系列选样方法的问题,通过典型水库的实例分析,探讨了年最大值选样、年超大值选样、超定量选样以及抽样方法中“定期选样法”和“跨期选样法”对分期设计洪水的参数估计及计算成果的影响;基于对水库汛限水位主要影响因素的系统分析,从洪水资源安全利用的角度出发,阐明了水库汛限水位调整综合分析论证所应遵循的原则,提出了风险设计和综合分析论证的框架和定量分析方法,详细分析了汛限水位合理调整的论证内容。以海河流域岳城、潘家口水库为分析实例,从设计洪水、预报预泄、洪水预报调度方式、上下游防洪设计标准、上游移民淹没及土地退赔线、水库长期运行的风险和效益等多个方面分析论证了水库汛限水位的合理调整方案。

全文目录

第一章绪论  13-31
  1．1 问题的提出  13-14
    1．1．1 洪水资源安全利用的研究背景  13
    1．1．2 水库汛限水位调整的必要性和可行性  13-14
  1．2 研究现状与发展趋势  14-24
  1．3 论文研究目标和主要内容  24
  1．4 研究思路和技术路线  24-26
  1．5 研究流域和水库概况  26-31
第二章流域洪水资源化及其潜力估算  31-60
  2．1 洪水资源化的内涵及利用措施  31-35
    2．1．1 洪水资源化的定义和内涵  31-33
    2．1．2 洪水资源的利用方式及其实现途径  33-34
    2．1．3 现阶段洪水资源利用的主要措施  34-35
  2．2 流域洪水资源特性及变化趋势  35-44
    2．2．1 流域产流条件变化及洪水特性  35-41
    2．2．2 城市化进程的雨洪变化趋势  41-44
  2．3 流域洪水资源利用现状评价  44-48
    2．3．1 流域水资源利用现状概述  44-46
    2．3．2 流域洪水资源利用现状评价  46-48
  2．4 流域洪水资源化潜力估算  48-58
    2．4．1 洪水资源化潜力估算方法  49-50
    2．4．2 海河流域洪水资源化潜力估算  50-58
  2．5 本章小结  58-60
第三章流域暴雨洪水季节性变化规律  60-78
  3．1 暴雨的气候特征与天气系统  60-63
    3．1．1 华北夏季暴雨的气候特征  60-61
    3．1．2 形成华北暴雨的有利形势和天气系统  61-63
  3．2 暴雨洪水的季节特征分析  63-77
    3．2．1 暴雨日数时空分布规律  64-67
    3．2．2 旬平均降水量时程分布  67-68
    3．2．3 不同历时最大降水量时程分布  68-73
    3．2．4 年最大洪峰流量和洪量时程分布  73-75
    3．2．5 年最大洪峰流量散布图  75-77
  3．3 本章小结  77-78
第四章水库汛期分期定量描述  78-99
  4．1 气象界雨季起迄定量评定方法  79-82
    4．1．1 基本原理  79-80
    4．1．2 实例分析  80-82
  4．2 模糊集合分析方法及其应用  82-84
    4．2．1 基本原理  82-83
    4．2．2 实例分析  83-84
  4．3 系统聚类法及其应用  84-89
    4．3．1 基本原理  84-86
    4．3．2 实例分析  86-89
  4．4 分形方法及其应用  89-91
    4．4．1 基本原理  89-90
    4．4．2 实例分析  90-91
  4．5 FISHER最优分割法及其应用  91-96
    4．5．1 基本原理  91-92
    4．5．2 实例分析  92-96
  4．6 试点水库流域汛期分期划分方案  96-98
    4．6．1 岳城水库实例分析  96-97
    4．6．2 潘家口水库实例分析  97-98
  4．7 本章小结  98-99
第五章水库分期设计洪水计算  99-117
  5．1 分期设计洪水选样方法  99-104
    5．1．1 年最大值、年超大值、超定量选样对比分析  99-102
    5．1．2 定期选样与跨期选样对比分析  102-104
  5．2 分期设计洪水参数估计方法  104-108
    5．2．1 线性矩(L-M)参数估计方法  104-107
    5．2．2 不同参数估计方法分析对比  107-108
  5．3 洪水样本的选样原则和频率曲线的适线原则  108-109
  5．4 岳城水库分期设计洪水推求  109-112
    5．4．1 资料还原处理及系列延长  109
    5．4．2 历史洪水及重现期的确定  109-110
    5．4．3 计算结果与对比分析  110-112
  5．5 潘家口水库分期设计洪水推求  112-115
    5．5．1 资料系列的还原和延长处理  112-113
    5．5．2 设计洪水的分析计算  113-115
  5．6 本章小结  115-117
第六章水库汛限水位调整运用的风险设计  117-151
  6．1 汛限水位的风险设计和综合论证框架  117-123
    6．1．1 汛限水位调整的综合论证原则  117-118
    6．1．2 汛限水位调整的综合论证框架  118-119
    6．1．3 汛限水位调整方案的分析途径  119-120
    6．1．4 汛限水位调整的影响因素分析  120-123
  6．2 设计洪水改变对汛限水位调整的影响  123-126
    6．2．1 基本思路  123
    6．2．1 实例分析  123-126
  6．3 预报预泄对汛限水位调整的影响  126-129
    6．3．1 岳城水库实例分析  127-128
    6．3．2 潘家口水库实例分析  128-129
  6．4 洪水预报调度方案对汛限水位调整的影响  129-140
    6．4．1 岳城水库实例分析  130-135
    6．4．2 潘家口水库实例分析  135-140
  6．5 移民淹没线限制和库区淤积影响分析  140-142
    6．5．1 库区回水计算模型  140
    6．5．2 常规调度方案下库区淹没分析计算  140-141
    6．5．3 预报调度方案库区淹没分析计算  141-142
  6．6 汛限水位调整的防洪风险分析  142-144
    6．6．1 岳城水库防洪风险分析  142
    6．6．2 潘家口水库防洪风险分析  142-144
  6．7 汛限水位调整的兴利效益分析  144-149
    6．7．1 岳城水库兴利效益分析  145-146
    6．7．2 潘家口水库兴利效益分析  146-149
  6．8 汛限水位调整的综合论证  149
    6．8．1 岳城水库实例分析  149
    6．8．2 潘家口水库实例分析  149
  6．9 本章小结  149-151
第七章总结与展望  151-154
  7．1 总结  151-152
  7．2 创新点  152-153
  7．3 展望  153-154
致谢  154-155
参考文献  155-161
作者攻读博士学位期间公开发表的论文  161

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