流域下垫面变化对水利工程防洪影响不确定性问题的研究—以大清河白洋淀防洪体系为例

Regarding flood control system of Baiyangdian Lake in Da Qing River valley as background, the project is based on fully investigation, reconnaissance and measure on the scene. Hydraulic projects such as groups of reservoirs, dyke, leveling enclosing banks, floodgates etc. where are located in flood control area of Baiyangdian Lake in Haihe Basin, are taken as an example. The characteristics of rainfall runoff in Baiyangdian Lake, the impacts of flood of passing into the lake because off underlying surface variation, the uncertainties of the process and the results due to flood calculation will be all analyzed. And then we guarantee the flood risk levels with underlying surface variation when explore runoff process mechanism, analyze floods formation and control mechanism. After that, regional flood control technology data and hydraulic project characteristic curves can be reformulated. The risk analysis theory and methods use in regional hydraulic project of dispatching operation uncertainty evaluation and emergency management, so that we can do research into uncertainties about the influences of hydraulic projects on flood control the using of flood resources, which result in underlying surface variation. At last, we also put forward corresponding regional flood control scheme and engineering measures in different working conditions, make emergency plans about flood control operation and the using of flood resources under the present condition in Baiyangdian Lake. After all, the project can provide important scientific basis for regional flood management and using of water resources.

项目以大清河白洋淀防洪体系为背景，在进行充分现场调研、勘察和测量分析的基础上，以海河流域大清河水系白洋淀防洪区的水库群、堤坝、围埝、堰闸等水利工程为实例，对大清河白洋淀入淀洪水产汇流特征、下垫面变化对入淀洪水影响和洪水计算过程及结果的不确定性进行分析，探讨流域下垫面变化对入淀洪水径流过程的作用机制，分析淀区洪水灾害的形成和控制机理，确定其成灾风险程度。对区域防洪技术资料和水利工程特征曲线进行修订，把风险分析理论和方法用于区域水利工程调度运行的不确定性评估和应急管理，进行流域下垫面变化对水利工程防洪影响和洪水资源利用不确定性问题的研究。提出不同工况情况下相应的白洋淀区域洪水调控方案和工程应对措施，给出大清河白洋淀区域现状条件下的防洪调度和洪水资源利用应急方案，为区域防洪管理和水资源利用提供重要的科学依据。

项目以海河流域大清河水系白洋淀防洪区的水库群、堤坝、围埝、堰闸等水利工程为背景，分析了大清河白洋淀入淀洪水及其产汇流特征，研究了下垫面变化对上游控制水库入库洪水和入淀洪水的影响，进行了下垫面变化下非一致性洪水频率分析计算方法及其不确定性问题的研究，探讨了流域下垫面变化对水利工程防洪影响和洪水资源利用的不确定性问题，提出了相应的防洪和洪水资源风险调控方案及应对措施。主要研究内容和成果如下：.（1）根据大清河流域典型水文站降雨径流资料，通过对暴雨洪水特征及其产汇流特征参数的趋势性和突变性分析，发现暴雨量的变化趋势不显著，而洪峰和各时段洪量普遍具有显著的下降趋势，并且洪水特征值序列的变异点在1980年左右，这为流域水文序列的非一致性“还原”或“还现”提供了分段时间。.（3）以大清河流域的王快水库、西大洋水库为例，采用降雨径流相关法以及峰量相关法，对入库洪水序列进行了一致性修订。修正后洪水序列所对应的洪水设计值小于修正前序列所对应的洪水设计值。并且随着设计标准重现期的增大，洪峰和洪量的修订幅度减小。通过基于混合分布法及条件概率分布法的非一致性洪水频率分析计算，在下垫面变化条件下，水库各设计标准下的洪水设计值也均有一定程度的减小。因此，为了防洪管理和洪水资源利用，有必要进行设计洪水的修订。.（4）根据贝叶斯理论将先验信息和样本信息有机结合，采用Gibbs-MCMC算法对一致性修正前后的P-III型频率分布曲线参数不确定性进行了估计，并将估计后的参数与适线法耦合进行水文频率分析计算，得到了一致性修正前后设计频率洪峰流量预估区间，结果表明对非一致性水文序列进行“还原”计算后，其参数估计的不确定性在减小，可使得预报不确定性区间的可靠性得到提高。这一结论为非一致水文序列“还原”计算的合理性提供了重要依据。.（5）利用非一致性洪水序列设计洪水成果，对流域控制水库进行了调洪计算，定量估计了下垫面变化对各水库防洪调度的影响。经调洪演算后的水库最高库水位及最大下泄流量均有一定幅度减小，这对水库的防洪调度是有利的。其非一致性入淀设计洪水过程经白洋淀调洪后的最高淀内水位和下泄流量也呈减少趋势，这在一定程度上减轻了白洋淀及其下游的防洪压力。这为白洋淀的防洪规划和管理及其上游水库的洪水资源利用提供了理论依据。