【摘要】：隨著全球氣候持續(xù)增溫,區(qū)域干旱化趨勢愈發(fā)嚴重,干旱災害已經(jīng)成為經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的重要阻礙;因此,亟需開展干旱事件與合理抗旱的科學研究。本文旨在發(fā)揮水庫的調(diào)蓄能力以實現(xiàn)抗旱減災目標,針對區(qū)域供需失衡引起的干旱缺水現(xiàn)象,構(gòu)建社會經(jīng)濟干旱指標評估流域干旱情勢的演變過程;以黃河上游干流梯級水庫工程為調(diào)控目標,運用最優(yōu)分割法對流域干旱時段進行分期;根據(jù)分期旱限水位的設計理念和控制模型的理論搭建,建立以水庫優(yōu)化調(diào)控前后旱情等級的最優(yōu)轉(zhuǎn)化為目標函數(shù)的梯級水庫抗旱優(yōu)化調(diào)度模型;并通過對水庫調(diào)控前后不同干旱時段分期旱情優(yōu)劣轉(zhuǎn)化的統(tǒng)計分析,確定各水庫分期旱限水位的控制值。主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:(1)以缺水破壞深度(WSD)作為社會經(jīng)濟干旱指標,對黃河上游逐月的干旱情勢進行干旱等級評估,其結(jié)果表示:80年代流域旱情最輕,90年代及2000年后旱情相對較為嚴峻;而年內(nèi)汛期基本無旱,僅少數(shù)時段發(fā)生輕微干旱和中等干旱,非汛期尤其是1-4月流域干旱程度較重。(2)綜合考慮降水、徑流、潛在蒸發(fā)、水位等因素對干旱的影響,運用Fisher最優(yōu)分割法對干旱時段進行劃分,確定干旱分期結(jié)果如下:龍羊峽水庫分為7-8月、9-10月、11-3月、4-6月,劉家峽水庫分為7-8月、9-10月、11-2月、3-6月。(3)以抗旱減災為目標,論述了基于梯級水庫聯(lián)合抗旱優(yōu)化調(diào)度的分期旱限水位的設計理念,并依據(jù)該設計理念對抗旱模型中兩大控制模塊旱情評估模塊以及目標函數(shù)模塊進行了理論搭建;最后以水庫調(diào)控前后各分期時段內(nèi)旱情向著最優(yōu)方向發(fā)展時的干旱轉(zhuǎn)化程度以及干旱轉(zhuǎn)化等級最大為目標函數(shù),構(gòu)建梯級水庫抗旱優(yōu)化調(diào)度模型。(4)實施抗旱調(diào)度后,對水庫調(diào)控前后各干旱時段分期旱情的干旱等級評估結(jié)果進行統(tǒng)計分析,可知:相比于水庫調(diào)控前,水庫調(diào)控后7-8月有個別時段被破壞,發(fā)生了中等及以上干旱事件,但發(fā)生頻率均較小,最大為7.5%;9-10月所有干旱事件轉(zhuǎn)化為無旱;11-3月中等及以上干旱事件均轉(zhuǎn)化為輕度干旱和無旱的情況,其中無旱時段占比為52.5%,增大了40%;4-6月無旱時段增加了37.5%,輕度干旱及以上干旱時段明顯減少,尤其是中等干旱時段,減少了 22.5%。綜上所述,水庫調(diào)控后流域旱情很大程度上都得到緩解,梯級水庫聯(lián)合抗旱調(diào)控效果顯著。(5)對水庫調(diào)控前后,不同干旱分期時段內(nèi)無旱以及其他四種等級干旱之間的轉(zhuǎn)化程度以及轉(zhuǎn)化等級的長序列變化過程進行統(tǒng)計分析,根據(jù)分期旱限水位的優(yōu)選步驟以及修正原則等,確定各水庫分期旱限水位值。
【學位授予單位】：西安理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TV697
【圖文】：

圖 2-1 黃河上游流域的地理位置圖及控制性水庫站點分布圖Fig.2-1 Geographical map of the upper reaches of the Yellow River and distribution map of controllereservoir sites.1 水文氣象資料水文氣象資料主要收集了黃河上游流域內(nèi)包頭、東勝、臨河等氣象站點 1970-201長序列水文氣象資料；數(shù)據(jù)主要來源于中國氣象科學數(shù)據(jù)共享服務網(wǎng)。1.降水資料根據(jù)黃河上游的長序列降水資料，利用線性回歸方法對其長系列降水變化趨勢進析（如圖 2-2）。由圖可知，黃河上游流域的多年(1970-2010 年)平均降雨量為 407.9m大降水量為 479.3mm，最小降水量為 349.8mm；總體呈現(xiàn)出下降趨勢，年際間平均降以 0.26mm/a 的速度遞減。450500550mm

（a） （b）圖 2-6 唐乃亥、小川水文站徑流量年際變化圖terannual variation map of runoff in Tangnaihai and Xiaochuan hydrological station資料上游流域以蘭州斷面為主要控制斷面，由于龍羊峽、劉家峽水庫都是大型水利樞紐工程，蘭州斷面的用水需求綜合考慮了農(nóng)業(yè)、工業(yè)、生道外生態(tài)用水，其綜合需水量過程如圖 2-7 所示。數(shù)據(jù)主要來源于國河水利委員會。其中，農(nóng)業(yè)灌溉需水存在明顯的季節(jié)性變化特征，供最高，其次是汛期 7-8 月，冬季 12 月至次年 2 月的用水需求最低。y = -3.6289x + 710.54R2= 0.0641980 1990 2000 2010時間/年y = -5.4004x + 958R2= 0.10902004006008001970 1980 1990 2000 年徑流量/(m時間/年40

3 黃河上游社會經(jīng)濟干旱情勢評估黃河上游流域逐年社會經(jīng)濟干旱指數(shù)。由圖可知，黃河上游流域的社會經(jīng)濟干上升趨勢；90 年代后，尤其是 2000 年后，流域年際社會經(jīng)濟干旱指數(shù)顯著增大該時段內(nèi)流域缺水破壞深度增大；尤其，在 1970 年、1978-1979 年、1990-199-2002 年等年份出現(xiàn)了嚴重缺水。通過查閱相關文獻以及網(wǎng)絡記載的黃河歷史旱知：1970-1974 年、1977-1980 年、1990-2000 年都是有實測資料以來的歷史連續(xù)987 年，更是出現(xiàn)了黃河流域近 10 年內(nèi)受災面積最廣、程度嚴重的大旱年；199 年以及 2000 年黃河流域均在不同地區(qū)范圍內(nèi)發(fā)生了嚴重的干旱災害；2000 年水和天然來水驟減，2001-2002 年，黃河流域為特枯年；2007 年，黃河流域出現(xiàn)的災情等�？梢姡弥鹪氯彼茐纳疃茸鳛樯鐣�(jīng)濟干旱指標進行黃河上游流估是合理的。

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