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水利水保措施对流域洪水的影响

时间:2016/1/13 9:45:25  作者:论文在线  来源:论文在线  查看:41  评论:0
内容摘要:摘要:我国流域下垫面的自然条件在近年来大规模实施水土保持以及水利建设后发生了很大变化,在暴雨天气下产生的流域洪水量也随之改变,但是目前相关领域研究学者还尚未研究出对于不同量级暴雨洪水、不同区域暴雨洪水实施水利水保措施的影响程度。本文主要结合黄河流域窟野河为具体实例,构建最近邻抽样...

摘要:我国流域下垫面的自然条件在近年来大规模实施水土保持以及水利建设后发生了很大变化,在暴雨天气下产生的流域洪水量也随之改变,但是目前相关领域研究学者还尚未研究出对于不同量级暴雨洪水、不同区域暴雨洪水实施水利水保措施的影响程度。本文主要结合黄河流域窟野河为具体实例,构建最近邻抽样回归暴雨洪水相关统计模型,探讨分析水利水保措施对流域洪水的影响。

关键词:水利水保措施;流域洪水;黄河流域窟野河;影响分析

通过实施水利水保措施,可有效减少流域泥沙量,降低洪峰,但由于水利水保措施加强了洪水的就地入渗,会严重影响地表水资源。因此研究、分析实施水利水保措施对于流域洪水的影响显得尤为必要,对于该流域确定防洪减灾,治理水土流失方案,实现水资源的可持续开发利用等都具有极其重要的现实意义。当前,评价水利水保措施对流域径流影响的方法按照参比对象、建模方法等分类有很多种方法,但缺乏定量分析。其中最近邻抽样回归模型(NNBR)应用最为广泛,其结构非常简单,不需要假定研究对象概率分布形式或相依形式,可有效减少因函数确定造成的不确定性问题。下面主要结合黄河支流窟野河情况,以场次洪水的暴雨洪水特征值作为研究的切入点,对水利水保措施对流域洪水的定量分析。

1.基本研究思路

流域下垫面的自然条件堡垒以及自然天气降水因素会直接导致洪水产生,不同的程度和等级也会使洪水发生不同的变化,为了有效控制洪水量,人们构建了大型水利水保措施,可有效改善流域下垫层自然条件。但是对于不同流域洪水,实施水利水保措施会产生不同的影响,为了进一步深入分析水利水保措施对流域洪水措施的影响,我们第一步应该仔细检查洪水序列,侦察出其中的变异点,并根据实施水利水保措施将洪水序列分为影响前和影响后序列。第二步应认真查阅暴雨洪水影响之前的相关资料,深入探讨、分析影响前暴雨和洪水特征值的内在关系,将主要影响洪水的暴雨因子挑选出来。第三步是针对流域洪水变化的主要原因进行全面分析、研究,在影响暴雨的主要因子序列中查找出主要的变异点。如果结果显示暴雨因子并无明显变化,暴雨因子在洪水变异点前后的均值也无显著变化,则可证实实施水利水保措施导致洪水变异;但若结果显示发生了较大变化则说明洪水变异应受到了降水以及水利水保措施的综合影响。最后一步构建NNBR模型,在影响前洪水序列中找出与最后变异点洪水相对应的洪水计算值,即可对比分析出洪水受到水利水保措施影响的程度系数。其中NNBR模型下,洪水序列的拟合值公式为:

水利水保措施对流域洪水的影响                         1

水利水保措施对流域洪水的影响                 2

 

其中{Yi}表示与依赖多个影响因子形成的特征矢量,Wji)表示抽样权重。

2.结合实例研究

黄河窟野河发源于鄂尔多斯高原东胜梁,整个黄河流域面积为8706km2,整条河长达242km,属于黄河中游河中龙区间右岸的一级分流。地基条件:该地区流域的植被很少,土壤也比较瘠薄,流域的土质非常疏松,水土流失面积(8245km2)影响较大,占到流域总面积的95%左右,该流域极易形成粗泥沙,一直以来,该地区是国家实施水土保持治理的重点。经过多年来的努力,该地区在干支流处实施了引水灌溉工程(“暖水”、“一云渠”、“二云渠”)等,建立了6座中小型水库,1192座淤地坝,库容总量达到1.76×108m3,该区域的水文状态得到了很大改善。根据相关数据统计整理,该流域各场次的暴雨洪水特征值包括以下几个,最大面雨量:1hR1h)、3hR3h)、6hR6h)、12hR12h)、24hR24h),次雨量、洪峰以及次洪量。

3.2诊断洪水序列变异点

整理1954-2006年窟野河的最大洪峰序列,通过初步诊断可得出该流域洪水变异点在19791998年;经详细诊断的结果与初步诊断基本一致,也推测19791998年是可能变异点;最后在经过实地调查之后,进行综合诊断确定实施水土保持措施后,在1979年的洪水量剧减,确定1979年为洪水变异点。但是在1979年后,该地区过度开采煤炭,在1998年洪水变异点处变异原因应为开采煤炭有关。具体的黄河窟野河洪峰过程线如图1所示,

{C}{C}水利水保措施对流域洪水的影响

     1     黄河窟野河洪峰过程线

3.3评估实施水利水保措施对黄河窟野河洪水的影响

经过本次资料研究统计,有141场洪水的雨量在15mm以上,其中影响前洪水序列有71场,而影响后洪水序列有70场。根据联系数、关联数、相关系数等指标综合分析,R3hR6hR12h、次雨量是影响洪水洪峰以及次洪量的主要暴雨因子。经过诊断主要暴雨因子序列的变异点,在1956年洪水变异主要是由于R3h,在1963年洪水变异主要是由于次雨量、R12hR6h,经变异前的R3hR6hR12h和次雨量平均值与变异后情况对比分析,暴雨因子并未发生很大变化,由此可见,实施水利水保措施是导致该流域洪水变异的主要原因。建立流域暴雨洪水统计模型,整理了不同量级洪水资料,经过分析1980-2006年影响后70场洪水,分别计算洪水洪峰以及次洪量大小,对比实际测量的洪峰以及次洪量值,结果表明,实施水利水保措施后,总体而言,总体洪峰减少了53%,而总体次洪量减少了47.6%。对小洪水的洪峰以及洪量影响较大,对中洪水的影响最小,对大洪水的影响适度。

综上所述,实施水利水保措施对洪水有一定影响,有利于防洪减灾,保水,可作为实现自然水资源的可持续开发利用,提高水土流失治理效果的重要措施,应加大对该项工程的建设投入。

参考文献:

[1]徐建华,李晓宇,陈建军,等.黄河中游河口镇至龙门区间水利水保工程对暴雨洪水泥沙影响研究[M].郑州:黄河水利出版社,2012

[2]席雅娟.窟野河流域水沙特性初步分析[J].地下水,201226(3)226228


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