滹沱河流域水资源调度模型研究与调度决策支持系统实现

发布时间：2020-08-03 11:58

【摘要】：用水总量控制是我国实行最严格水资源管理制度的重要手段。滹沱河流域地处全国最缺水的华北平原与山西高原相接地区,近年来经济社会的快速发展,人类活动的不断增强,导致滹沱河流域水资源时空分布不均、供需矛盾问题更加突出。水量调度,作为水资源优化配置的重要手段,对于实现滹沱河流域水资源的高效利用与精细化管理具有重要意义。本文在中长期径流预报、需水预测的基础上,并结合水资源调度通用软件框架,通过系统定制和二次开发,构建满足流域调度需求的水资源调度模型。首先,在分析滹沱河流域径流年内、年际变化特征的基础上,运用相关系数法,从130项大气环流指标中筛选出与径流序列相关性较高的预报因子,同时结合BP人工神经网络模型构建滹沱河流域中长期径流预报模型,并验证该模型的适用性。其次,以滹沱河流域水资源开发利用现状为基础,综合考虑行政区的用水结构,分析流域的用水指标及用水定额,并根据定额法建立流域需水预测模型,预测滹沱河流域未来的用水变化情况。然后,以滹沱河流域年调度计划编制为例,通过分析流域需水量、水库蓄水量的竞争关系,以流域供需缺额最小和水库末水位之和最大为目标建立滹沱河流域梯级水库群多目标优化调度模型,并采用两种多目标优化算法对其进行求解。模拟结果表明,DE算法在流域供需缺额、水库末水位之和方面优于POA算法。最后,基于来水预报模型、需水预测模型和水资源调度模型,在水资源调度通用软件的框架上,开发滹沱河流域水资源调度决策支持系统。研究结果表明,开展滹沱河流域水资源调度模型研究,对落实最严格水资源管理制度用水总量控制指标、实现流域水资源高效利用意义重大。同时,基于调度通用软件框架的滹沱河流域水资源调度决策支持系统,对于相似流域推进水利信息化工作具有很有的示范作用。
【学位授予单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP18;TV213.4
【图文】：

滹沱河流域,基本概况,忻州市

2.1 地理位置滹沱河是山西省境内的八大河流之一，属于海河流域子牙河水系。它发源于忻州市繁峙县泰戏山脚下的乔儿沟，向西经过繁峙县、代县、原平市、忻府区后急遇东流，经定襄县流出忻州市，在阳泉市流入河北省，流入子牙河，在天津市境流入海河，最后注入渤海海域。滹沱河干流总长 615km，流域控制面积24664km2，其中在忻州市河流长度为 251km，流域面积 11936km2，约占流域总面积的 48.4%。根据研究目的，研究区范围确定为下茹越水库以下至忻州市市界，涉及忻州市 6 个县(市/区)，研究区有云中河、牧马河、阳武河、清水河等支流，米家寨、下茹越、芦庄等水文站，西岁兴、观上、神山等 7 座大中型水库。滹沱河是忻州市最大的河流，同时也是忻州人民赖以生存和发展的母亲河（马月伟、赵鹏宇等，2016、2015）。

曲线图,越水,年径流,滑动平均

从图 3-1 可以看出，1966-2018 年径流经历了丰枯交替变化。1976 年前，整体趋势表现为减少；1976-1984 呈明显的增长趋势，且 5 年滑动平均比 10 年平均表现更为剧烈；1985-1993 变化周期短，增减交替明显；1994-2000 年变幅较大；2000 以来径流量有所减小，起伏较为平缓，在 2016 年后稍有增长。

变化曲线,越水,年径流,变化曲线

年为突变开始时间，且为减少突变，前后径流变化率达到 27.3%。滑动 t 检验结果中因 1996 年发生了特大洪水，出现虚假突变，径流量短暂上升，1984 年后径流量整体是减少趋势，1996 年不能作为突变开始时间。1975 年突变在滑动 t 检验中没有得到验证，根据径流资料，结合趋势性分析研究，可知 1975 年是丰水年，有增加趋势，没有达到突变程度。

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