本文選題：TOPMODEL模型 + 水利工程�。� 參考：《大連理工大學》2016年博士論文

【摘要】：由于人口和社會生產(chǎn)力的急劇增長,水的問題已成為世界上日益嚴重的問題之-為了緩解防洪和興利的矛盾,流域內(nèi)修建了許多各種類型的水利水電工程。這些工程使流城的產(chǎn)匯流形成條件發(fā)生變化,以至于無論水文預報還是水文計算都不得不考慮它們的影響。第二松花江豐滿水庫流域位于中國北方輝發(fā)河流域,近年來,隨著農(nóng)田的開墾,大量濕地出現(xiàn)退化。為了緩解該地區(qū)水資源緊張的問題,流域內(nèi)修建了大量的中小型水庫和塘壩,對發(fā)生歷史暴雨情況下的洪水過程產(chǎn)生了顯著影響。研究下墊面變化與水利工程運行影響的洪水重現(xiàn)技術,對于科學指導流域防洪調(diào)度,以及規(guī)劃流域及其水庫的設計洪水,保證防洪安全具有重大意義,是松遼流域水利行業(yè)亟待解決的重大課題。本文選擇第二松花江豐滿水庫以上流域為研究對象,定量分析流域近年來的氣候變異和土地利用變化與水利工程建設及運行情況,定性和定量分析這些變化對徑流產(chǎn)生怎樣的影響；開發(fā)水利工程影響下的洪水預報模型,重點研究中小水利工程對洪水洪量和過程的影響規(guī)律,研究提出歷史暴雨在水利工程運行影響下的洪水重現(xiàn)方法,對歷史暴雨洪水在現(xiàn)狀水利工程運行工況下進行重現(xiàn)。主要研究內(nèi)容及成果如下：(1)采用Kendall秩次相關法、有序聚類法及線性回歸檢驗法分析流域水文和氣象要素的變化趨勢,通過二者變化趨勢的不一致性定性得到影響流域徑流及洪水變化的因素。針對引起徑流和洪水變化的氣候要素和人類活動因子進行了深入的分析,氣候要素包括：降雨、蒸發(fā)、氣溫、氣壓、日照、風速和相對濕度；人類活動因子包括下墊面變化因子和水利工程建設及運行因子。分別對這些因子進行趨勢分析,分析結果表明氣候變化和人類活動導致徑流產(chǎn)生了一定的變化,特別是水利工程的運行對流域洪水特征有較大影響,在流域洪水預報中需考慮相應的影響。(2)建立了基于可變模糊理論的下墊面變化評價模型,對1980s和2000s兩個年代土地利用進行了評價,結果顯示兩個年代的下墊面極其相似,只是“稍稍”有一些變化。人類活動主要表現(xiàn)為水利工程運行,進而采用氣候彈性模型定量分析了氣候變化和水利工程對徑流影響的貢獻量；其中氣候要素占51%,水利工程占49%。對水利工程影響期分三個階段分別計算水利工程對徑流減少的影響量,并建立水利工程影響量和水利工程庫容之間的關系。(3)基于聚合水庫的思想,將眾多水利工程聚合成一個水庫,并根據(jù)各水利工程的基本調(diào)蓄規(guī)律制定聚合水庫的蓄放水模擬圖；然后將聚合水庫的蓄放水模擬圖與天然期洪水率定得到的TOPMODEL模型參數(shù)相結合,構建基于水利工程蓄放模擬的HD-TOPMODEL洪水預報模型。結果表明HD-TOPMODEL模擬精度有較大的提高,而且相比傳統(tǒng)方法動態(tài)蓄水容量的TOPMODEL洪水預報模型,HD-TOPMODEL洪水預報模型能夠反映水利工程的影響過程,且能利用當前水利工程庫容信息實時校正水利工程的影響量,具有更高的模擬精度和更好的模擬效果。(4)首先根據(jù)流域現(xiàn)狀水利工程數(shù)據(jù)得到現(xiàn)狀水利工程下的HD-TOPMODEL模型參數(shù),然后以歷史暴雨洪水為輸入得到豐滿水庫以上流域歷史暴雨發(fā)生到當前水利工程情況下的洪水過程線,重現(xiàn)歷史暴雨在現(xiàn)狀水利工程條件下的洪水過程,重現(xiàn)結果表明,歷史洪水發(fā)生在現(xiàn)狀水利工程條件下洪量和峰值有減小的趨勢,但是特殊極端大洪水中水利工程會出現(xiàn)一定量的放水,加上次生災害的影響給防洪安全造成了威脅,應該著重注意防范。
[Abstract]:Due to the rapid growth of population and social productivity, the problem of water has become an increasingly serious problem in the world - in order to alleviate the contradiction between flood control and profit making, many types of water conservancy and hydropower projects have been built in the basin. These projects have changed the formation conditions of the flow of flow in the city so that hydrological forecasts and hydrological calculations are made. They all have to consider their influence. Second the Songhua River Fengman reservoir basin is located in the Yellow River Basin in northern China. In recent years, a large number of wetlands have been degraded with farmland reclamation. In order to alleviate the shortage of water resources in this area, a large number of small and medium reservoirs and ponds have been built in the basin, and flood in the case of historical rainstorm is over. It has a significant influence. It is of great significance to the scientific guidance of flood control dispatching in the basin and the planning of flood control in the basin and its reservoir, and to ensure the safety of flood control in the Songliao basin. This paper chooses the second Songhua River in this paper. The basin above the Fengman reservoir is the research object, the quantitative analysis of the climate variation and land use change and the construction and operation of water conservancy projects in recent years, the qualitative and quantitative analysis of the effects of these changes on the runoff generation, the development of flood forecasting model under the influence of water conservancy projects, and the emphasis on the small and medium water conservancy projects to Hong Shuihong The influence law of quantity and process is studied. The method of flood recurrence of historical rainstorm under the influence of water conservancy works is put forward, and the historical rainstorm and flood are reproduced under the operating conditions of current water conservancy projects. The main contents and results are as follows: (1) the sequence clustering method and linear regression test method are used to analyze the hydrology of the river basin (1) And the changing trend of meteorological elements, through the inconsistency of the two changes, the factors that affect the runoff and flood change are obtained. The climatic factors and human activity factors which cause the change of runoff and flood are analyzed deeply. The climatic factors include rainfall, evaporation, temperature, air pressure, sunshine, wind speed and relative humidity. The human activity factors include the changing factors of the underlying surface and the construction and operation factors of water conservancy projects. The trend analysis of these factors is carried out respectively. The results show that the climate change and human activities lead to a certain change in the runoff, especially the operation of water conservancy projects has a great influence on the flood characteristics of the basin, and it is necessary to predict the flood water in the basin. Considering the corresponding influence. (2) a change evaluation model of the underlying surface based on variable fuzzy theory is established, and the land use of 1980s and 2000s is evaluated in two years. The results show that the underlying surface of the two years is extremely similar, but a little change. The model quantitatively analyzed the contribution of climate change and water conservancy project to runoff. The climatic factors accounted for 51%. Water conservancy projects accounted for the impact of water conservancy projects on water conservancy projects in three stages of water conservancy projects, and the relationship between water conservancy project impact and water project storage capacity was established. (3) based on aggregate water (3). (3) According to the idea of the reservoir, many water conservancy projects are aggregated into a reservoir, and the simulation diagram of the storage and release of the aggregate reservoir is made according to the basic regulation of the water conservancy projects. Then, the simulation diagram of the storage and release of the aggregate reservoir is combined with the TOPMODEL model parameters of the natural period flood rate, and a HD-TOPMODEL based on the water conservancy project storage simulation is constructed. The result of the flood forecasting model shows that the accuracy of the HD-TOPMODEL simulation is greatly improved, and compared with the TOPMODEL flood forecasting model of the traditional method of dynamic storage capacity, the HD-TOPMODEL flood forecasting model can reflect the influence process of the water conservancy project, and it can make use of the current reservoir capacity information of the water conservancy project to correct the impact of water conservancy project in real time. Higher simulation precision and better simulation effect. (4) first, the HD-TOPMODEL model parameters under the current water conservancy project are obtained according to the current water conservancy project data of the basin, and the flood process lines of the historical rainstorm above the Fengman reservoir to the current water conservancy process are obtained by the historical rainstorm and flood as the input, and the historical rainstorm is reproduced. The result of the flood process under the condition of water conservancy project shows that the flood and peak value of the historical flood occur under the condition of the current water conservancy project. However, the water conservancy project in the special extreme flood will appear a certain amount of water release, and the influence of secondary disaster caused the threat to the prevention of Hong Anquan, and should pay attention to the prevention.
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TV122

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本文編號：1968155