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大連理工博士論文-平原地區(qū)河流洪水資源利用研究
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資料類別
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公共管理畢業(yè)論文（設(shè)計） |
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課程(專業(yè))
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水文學(xué)及水資源 |
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關(guān)鍵詞
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水文預(yù)報|風(fēng)險分析 |
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適用年級
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大學(xué) |
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身份要求
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普通會員 |
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發(fā)布時間
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2009-10-02 08:49:00 |
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內(nèi)容簡介：
大連理工博士論文-平原地區(qū)河流洪水資源利用研究
摘 要
我國水資源短缺與洪水頻發(fā)的現(xiàn)象同時存在，而洪水占據(jù)我國水資源總量的 2/3，研究表明洪水資源利用是解決這一矛盾的有效舉措。由于洪水是資源與災(zāi)害的雙重載體，因此如何建立適當(dāng)?shù)暮樗Y源利用方式，并使其安全運行成為洪水資源利用研究的主要內(nèi)容。當(dāng)前洪水資源利用研究主要集中在抬高水庫汛限水位，通過水庫風(fēng)險管理增蓄洪水，利用洪水資源，而對于河流中下游平原地區(qū)的洪水資源利用研究相對較少。本文以嫩江中下游的白城地區(qū)為研究背景，對平原地區(qū)河流洪水資源利用中涉及的利用方式、水文預(yù)報的應(yīng)用、風(fēng)險與效益分析、洪水水量優(yōu)化分配與系統(tǒng)開發(fā)策略進(jìn)行了探討，主要的研究內(nèi)容如下：
(1)平原地區(qū)河流洪水資源利用措施研究：基于我國水資源時空分布不均衡的背景，研究河流中下游地區(qū)存在的時間與區(qū)域水文補償特性，并運用這些區(qū)域內(nèi)的水利工程、天然蓄水設(shè)施等，對洪水資源進(jìn)行綜合的利用。研究中以吉林省白城市為例，探索改變以往的區(qū)域水資源配置方式，嘗試將嫩江與洮兒河的交匯水庫的主體水源改為嫩江干流，并借助水庫、泡沼、濕地、草原等資源分蓄洮兒河的中小洪水，以彌補該區(qū)域的水資源不足。 (2)應(yīng)用水文預(yù)報指導(dǎo)平原地區(qū)河流洪水資源利用：洪水發(fā)生時間與水量的不確定性與洪水資源利用過程的復(fù)雜性降低了洪水資源利用的效率，為減小這些不利因素的影響，本文對中長期水文預(yù)報與短期洪水預(yù)報成果在洪水資源利用中的綜合應(yīng)用問題進(jìn)行了探討。徑流中長期預(yù)報可應(yīng)用于洪水資源利用方案的準(zhǔn)備工作中，根據(jù)預(yù)報得到的洪峰流量與峰現(xiàn)時間可以較為合理的安排引蓄洪水和防御洪災(zāi)預(yù)備方案；而短期洪水預(yù)報可應(yīng)用于洪水資源利用系統(tǒng)的實際運行管理中，洪水資源利用系統(tǒng)中各引蓄節(jié)點高精度的洪水過程預(yù)報可以為精確控制、安全引蓄洪水提供幫助。本文以白城市為例，建立了基于物理成因概念的多元線性回歸徑流中長期預(yù)報模型與水文控制站點之間的短期洪水統(tǒng)計預(yù)報模型，并將其應(yīng)用于白城市洪水資源利用方案建立與運行管理中。(3)平原地區(qū)河流洪水資源利用的風(fēng)險與效益分析：基于洪水資源利用中風(fēng)險、效益并存與風(fēng)險附加性明顯的特點，對研究中涉及的洪水資源利用措施的風(fēng)險與效益進(jìn)行了分析。分析中，首先識別河流洪水資源利用的主要風(fēng)險源；由于實施洪水資源利用措施的時間和蓄水設(shè)施的蓄水量與后期風(fēng)險有直接關(guān)系，不同的時間與利用不同洪量時取得的效益、面臨的風(fēng)險損失與風(fēng)險概率不同，因此本文對洪水資源利用的風(fēng)險與效益進(jìn)行了時、空二維分析，得出汛期不同時間段各蓄水單元引蓄不同洪量的風(fēng)險概率與損失，平原地區(qū)河流洪水資源利用研究
- II -
為洪水資源利用預(yù)案制定與決策提供依據(jù)。文中以吉林省白城市洪水資源利用系統(tǒng)為研究對象，對當(dāng)?shù)嘏菡�、水庫等設(shè)施引蓄洪水所帶來的風(fēng)險與效益進(jìn)行了分析。(4)平原地區(qū)河流洪水資源水量優(yōu)化分配研究：洪水的歷時、洪量與洪水資源利用的風(fēng)險性制約了洪水資源利用的效率，為提高效率，本文初步探討了河流洪水資源優(yōu)化分配模式，并建立了綜合考慮區(qū)域經(jīng)濟(jì)效益目標(biāo)、社會效益目標(biāo)、生態(tài)環(huán)境效益目標(biāo)的洪水資源優(yōu)化分配模型。綜合考慮不同運行方案下各單元的風(fēng)險與效益，力求在可接受風(fēng)險下取得最大的效益，并據(jù)此目標(biāo)提出洪水利用優(yōu)化方案。本文以白城市洪水資源利用系統(tǒng)為例進(jìn)行計算。
(5)平原地區(qū)河流洪水資源開發(fā)利用策略研究：提出在規(guī)劃、預(yù)案與運行管理相互配合下對洪水資源進(jìn)行開發(fā)利用。洪水資源利用規(guī)劃基于對區(qū)域水資源需求、洪水特點、水利工程與天然設(shè)施蓄水防洪能力的分析，分別建立適用于不同頻率洪水情況下的洪水資源利用對策；洪水資源利用預(yù)案通過中長期預(yù)報得到汛期洪水的主要特性數(shù)據(jù)，并分析水資源系統(tǒng)現(xiàn)狀，最后通過優(yōu)化分配計算得出相應(yīng)的洪水資源優(yōu)化分配方案與應(yīng)急措施集合； 洪水資源利用實時管理借助先進(jìn)的實時預(yù)報與信息傳輸技術(shù)， 在及時得到水情、工情資料的前提下，選擇預(yù)案中建立的分配方案能動地進(jìn)行實時管理。 最后對全文作了總結(jié)，并對有待于進(jìn)一步研究的問題進(jìn)行了展望。
關(guān)鍵詞：平原地區(qū)；河流洪水資源利用；水文預(yù)報；風(fēng)險分析；優(yōu)化分配；開發(fā)策略
目 錄
摘 要.....................................................................................................................................I
Abstract .................................................................................................................................... III
1.緒論......................................................................................................................................... 1
1.1 研究背景與研究意義.................................................................................................. 1
1.1.1 我國水資源現(xiàn)狀............................................................................................... 1
1.1.2 利用洪水資源緩解水資源短缺壓力............................................................... 2
1.1.3 洪水資源利用研究的主要問題....................................................................... 3
1.1.4 平原地區(qū)河流洪水資源利用的特點............................................................... 5
1.1.5 本文研究的意義............................................................................................... 6
1.2 洪水資源利用研究綜述.............................................................................................. 7
1.2.1 國內(nèi)外洪水資源利用研究與實踐................................................................... 7
1.2.2 洪水資源利用風(fēng)險-效益分析研究進(jìn)展.......................................................... 8
1.2.3 洪水資源優(yōu)化分配研究進(jìn)展......................................................................... 13
1.3 本文主要研究內(nèi)容.................................................................................................... 15
2.平原地區(qū)河流洪水資源利用方式研究............................................................................... 18
2.1 研究區(qū)域概況............................................................................................................ 19
2.2 利用水文補償特性的洪水資源利用措施可行性分析............................................ 20
2.2.1 嫩江、洮兒河徑流特性對比........................................................................ 21
2.2.2 月亮泡水庫內(nèi)外水位差條件分析................................................................. 27
2.2.3 月亮泡水庫引洪量模擬計算......................................................................... 31
2.2.4 近年引洪實例................................................................................................ 32
2.3 白城市河流洪水資源綜合利用................................................................................ 32
2.4 小結(jié)............................................................................................................................ 33
3.水文預(yù)報在平原洪水資源利用中的應(yīng)用........................................................................... 35
3.1 水文預(yù)報在洪水資源利用中應(yīng)用的必要性分析.................................................... 35
3.1.1 洪水不確定性................................................................................................. 35
3.1.2 洪水資源利用過程的復(fù)雜性......................................................................... 35
3.2 水文預(yù)報及應(yīng)用........................................................................................................ 36
3.2.1 水文預(yù)報的主要類型..................................................................................... 36
3.2.2 水文預(yù)報的作用............................................................................................. 36
3.3 白城市洪水資源利用系統(tǒng)........................................................................................ 38 平原地區(qū)河流洪水資源利用研究
- VI -
3.3.1 白城市洪水資源利用的意義......................................................................... 38
3.3.2 白城市洪水資源利用系統(tǒng)............................................................................. 38
3.3.3 水文預(yù)報的作用............................................................................................. 39
3.4 中長期徑流預(yù)報模型及其應(yīng)用............................................................................... 39
3.4.1 大賚站徑流中長期預(yù)報................................................................................. 40
3.4.2 2005 年預(yù)報結(jié)果及應(yīng)用................................................................................ 43
3.5 短期洪水統(tǒng)計預(yù)報方法............................................................................................ 44
3.5.1 研究區(qū)域自然情況......................................................................................... 44
3.5.2 大賚洪峰流量預(yù)報方案................................................................................. 45
3.5.3 大賚日流量過程預(yù)報方案............................................................................. 47
3.5.4 短期洪水預(yù)報應(yīng)用......................................................................................... 50
3.6 小結(jié)............................................................................................................................ 50
4.平原地區(qū)河流洪水資源利用風(fēng)險分析............................................................................... 52
4.1 洪水的利害兩重性.................................................................................................... 52
4.2 洪水資源利用風(fēng)險、效益的特點與分析方式........................................................ 53
4.2.1 洪水資源利用風(fēng)險的特點............................................................................. 53
4.2.2 洪水資源利用效益特點................................................................................. 54
4.2.3 洪水風(fēng)險管理模式......................................................................................... 54
4.3 實例研究.................................................................................................................... 56
4.3.1 白城市洪水資源利用系統(tǒng)............................................................................. 56
4.3.2 風(fēng)險與效益識別............................................................................................. 57
4.3.3 泡沼引蓄洪水的風(fēng)險與效益評價................................................................. 58
4.3.4 月亮泡水庫引蓄洪水的風(fēng)險評價................................................................. 63
4.4 小結(jié)............................................................................................................................ 73
5.洪水資源優(yōu)化分配研究....................................................................................................... 75
5.1 洪水資源優(yōu)化分配的必要性.................................................................................... 75
5.2 洪水資源優(yōu)化分配研究............................................................................................ 76
5.2.1 主要研究內(nèi)容................................................................................................. 76
5.2.2 優(yōu)化分配對象................................................................................................. 77
5.2.3 優(yōu)化分配模型研究......................................................................................... 77
5.3 白城市洪水資源優(yōu)化分配........................................................................................ 80
5.3.1 白城市洪水資源利用條件分析..................................................................... 80 大連理工大學(xué)博士學(xué)位論文
- VII -
5.3.2 基于月亮泡水庫水源置換的洪水資源利用系統(tǒng)......................................... 83
5.3.3.洪水水量優(yōu)化分配模型與應(yīng)用..................................................................... 84
5.3.4 多方案計算與結(jié)果分析................................................................................. 93
5.4 小結(jié)............................................................................................................................ 93
6.平原地區(qū)河流洪水資源開發(fā)利用策略研究....................................................................... 95
6.1 河流洪水資源利用開發(fā)的技術(shù)體系........................................................................ 95
6.1.1 洪水資源利用規(guī)劃......................................................................................... 96
6.1.2 預(yù)案制備......................................................................................................... 96
6.1.3 洪水資源利用實時風(fēng)險管理......................................................................... 97
6.1.4 洪水資源開發(fā)利用策略關(guān)系......................................................................... 97
6.2 洪水資源利用規(guī)劃研究............................................................................................ 98
6.2.1 洪水資源開發(fā)利用的目標(biāo)與原則................................................................. 98
6.2.2 水資源規(guī)劃................................................................................................... 100
6.2.3 區(qū)域洪水資源利用規(guī)劃定義及其主要內(nèi)容............................................... 101
6.3 洪水資源利用預(yù)案研究.......................................................................................... 103
6.4 洪水資源利用實時管理.......................................................................................... 103
6.5 白城市洪水資源利用.............................................................................................. 105
6.5.1 白城市洪水資源利用規(guī)劃........................................................................... 105
6.5.2 白城市 2005 年洪水資源利用預(yù)案研究..................................................... 109
6.5.3 白城市 2005 年洪水資源利用實時管理..................................................... 111
6.6 小結(jié).......................................................................................................................... 111
7.結(jié)論與展望......................................................................................................................... 113
7.1 全文總結(jié).................................................................................................................. 113
7.2 前景展望.................................................................................................................. 114
參 考 文 獻(xiàn).......................................................................................................................... 115
創(chuàng)新點摘要............................................................................................................................ 121
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況................................................................................ 122
Ⅰ參加課題.................................................................................................................... 122
Ⅱ完成論文.................................................................................................................... 122
致 謝................................................................................................................................ 123
大連理工大學(xué)學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書............................................................................ 12
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