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洪水资源可利用量计算关键技术研究
日期:2014年08月21日 16:53:20点击数:字号:【

任务来源:“十一五”国家科技支撑计划重点项目课题

课题编号:2006BAB14B07

“十一五”国家科技支撑计划重点项目课题“洪水资源可利用量计算关键技术研究”以回答“有多少洪水资源量可以用?”这一问题为主线,解决流域洪水资源可利用量计算中的一系列关键技术。以海河典型流域为试点,着力研究季风气候变化环境下汛期降雨的时空变化规律,预测未来不同情景下的洪水资源演变趋势;综合考虑水库、河道、湿地和蓄滞洪区等措施,研究流域面上洪水资源的利用模式,提出流域洪水资源利用能力的分析计算方法;协调洪水资源利用与汛期河道内生态需水的关系,开发维持河口、河道和湿地生态环境健康的流域洪水资源可利用阈值的分析计算技术;通过综合集成,提出流域洪水资源可利用量的计算方法,为流域洪水资源的充分和合理利用提供科学依据。

课题经过连续三年的自主创新,系统研究了洪水资源利用的约束条件,阐明了洪水资源可利用量的概念和内涵,解决了洪水资源可利用量计算的关键技术,构建了洪水资源合理利用的理论技术框架体系。在以下方面取得了创新性成果:

1.考虑防洪安全和生态环境安全对洪水资源利用的约束作用、以及工程措施和非工程措施的综合运用,通过对汛期来水过程、生态需水过程、洪水资源利用调度拦蓄水量过程的分析,阐明了洪水资源可利用量的概念和内涵。

2.基于流域洪水资源利用的点-线-面模式,以调度方案为纽带构建了考虑水库调度、河渠互济、蓄滞洪区运用等多种调控措施的流域洪水资源利用模拟模型,据此模拟水库调洪、河网洪水演进、闸坝群调控、蓄滞洪区滞蓄洪水的动态过程,解决了在多种来水条件和不同调度方式下的流域水利工程体系拦蓄洪水量计算的关键技术。

3.以漳卫河水系为例,在分析河道演变特性的基础上提出了河道稳定性判别指标,利用河道一维非恒定流水动力、悬沙和冲淤数学模型,以保持河道较小冲淤幅度为基本判断依据,提出了维持河道形态稳定流量的计算方法。基于纳潮回淤理论和河口水流泥沙数值模拟技术,建立了河口冲淤平衡流量计算的数学模型;基于关键种理论和指示性水生生物对盐度的要求,建立了河口水流盐度数学模型,解决了汛期河口生态需水计算的关键技术。

4.以水库、堤防、水闸、土地和基础设施等为保护对象,通过调控水位和流量,确保洪水资源利用调度不比常规调度增加新的防洪风险,构建了洪水资源利用的防洪安全约束;以河流、河口和湿地生态环境为保护对象,通过满足河口和湿地不同等级的生态需水量,以及维持河道形态的稳定性,构建了洪水资源利用的生态环境安全约束;在此基础上,通过入海(出境)水量与生态环境需水量的关系分析,提出了流域洪水资源可利用量的计算方法,解决了洪水资源可利用量计算的关键技术。

本课题研究通过多学科方法创新和新技术的应用,综合集成提出流域洪水资源可利用量的计算方法,并在海河流域试点水系得到应用,为流域洪水资源的充分和合理利用提供科学依据。课题的研究是以海河流域为主要对象,但其理论方法的创新也适合在其他流域的推广。并且,课题在模型构建和技术开发的过程中的特别注意实用性和通用性,因此研究成果不仅产生了直接的经济、环境和社会效益,还具有较强的推广应用潜力,对于我国其它流域洪水资源的利用与管理亦具有明显的借鉴作用。

 

洪水资源可利用量与相关概念关系示意图

 

漳卫河水系概化图

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