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干、支流洪水作用下水闸设计洪水组合及防洪水位研究

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目录

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摘要

1.1 研究背景

1.2 国内外研究现状、水平及发展趋势

1.3 选题的研究意义与目的

1.4 研究的内容与技术路线图

1.4.1 研究的主要内容

1.4.2 技术路线图

第二章 防洪设计水位计算模型的建立

2.1 理论基础

2.1.1 二维Copula函数理论

2.1.2 蒙特卡罗模拟方法理论

2.2 Copula函数模型建立

2.2.1 边缘函数的确定

2.2.2 Copula函数的选择

2.2.3 Copula函数参数估值

2.2.4 Copula函数拟合优度评价

2.3 蒙特卡罗模拟方法

2.3.1 单一洪水序列蒙特卡罗模拟方法

2.3.2 干、支流洪水作用下蒙特卡罗模拟方法

2.4 基于Copula-蒙特卡罗模拟方法的防洪设计水位的计算方法

2.5 本章小结

第三章 防洪设计水位计算模型的运用与检验

3.1 基本概况

3.1.1 流域概况

3.1.2 桂平航运枢纽工程概况

3.2 基于Copula函数的洪水拟合

3.2.1 洪水特征及边缘函数参数计算

3.2.2 桂平航运枢纽工程Copula函数参数估值

3.2.3 桂平航运枢纽工程Copula函数拟合优度评价

3.3 水闸调洪计算

3.4 桂平航运枢纽工程防洪设计水位计算成果

3.5 模型合理性分析

3.6 本章小结

第四章 不同条件下符合设计标准的洪水组合变化规律

4.1 分析模型的构建

4.2 符合设计标准的洪水组合变化规律分析

4.2.1 不同洪水相关性条件下的变化规律

4.2.2 不周洪峰流量条件下的变化规律

4.2.3 不同泄流能力条件下的变化规律

4.2.4 不同水位流量关系条件下的变化规律

4.2.5 符合设计标准的洪水组合变化规律总结

4.3 本章小结

第五章 常见防洪设计水位计算方法研究与建议

5.1 联合重现期和同现重现期作为设计重现期的方法

5.1.1 联合重现期与周现重现期理论

5.1.2 相同水位时的联合重现期与同现重现期

5.1.3 方法合理性研究

5.2 干流达频流量+支流特定流量方法

5.3 防洪设计水位计算的建议

5.4 本章小结

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

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摘要

对于位于干、支流交汇处支流上的水闸,不仅受到支流洪水的直接影响,同时还会受到干流洪水顶托作用。在实际的水闸设计中,往往只是选取部分洪水组合进行防洪设计水位的计算,没有全面考虑不同洪水组合情况下防洪设计水位情况,给水闸的正常运行带来风险。
  针对这一问题,本文采用Copula函数来描绘干、支流洪水的相互关系,采用蒙特卡罗模拟方法模拟大量不同的干、支流洪水的组合情况,通过将两者结合起来运用,构建干、支流洪水作用下水闸防洪设计水位计算模型,并将其运用到桂平航运枢纽工程中,计算发现,模型可有效解决干、支流洪水作用下水闸防洪设计水位计算问题,其结果可靠性高。同时发现工程所采用100年一遇防洪设计水位为43.48m,大于模型计算的43.31m,说明桂平航运枢纽工程设计结果偏安全。
  干、支流洪水作用下符合水闸防洪设计标准的洪水组合有无数个,其分布情况及相应防洪设计水位与洪水相关性、洪峰流量、水闸泄流能力、水位流量关系有关:干、支流洪水相关性越强,设计洪水组合流量取值范围越小,较大重现期防洪设计水位越高,较小重现期防洪设计水位越低;干支流洪水相关性不变条件下,干流或支流洪峰流量越大,设计洪水组合的频率不变,但设计洪峰增加,对应水闸防洪设计水位越高;水闸泄流能力增加,不会改变设计洪水组合,但相应防洪设计水位降低;坝址水位对干流洪水越敏感,设计洪水组合中干流流量取值范围越小,支流流量取值范围越大,相应防洪设计水位主要由干流洪水决定。
  对于实际工程中常用的干、支流洪水作用下的水闸设计防洪设计水位计算方法进行分析后发现:将同现重现期作为设计重现期计算得到的防洪设计水位偏低,达不到设计标准的要求;将联合现重现期作为设计重现期计算得到的防洪设计水位偏高,结果偏安全;将干流达频流量+支流特定流量作为设计洪水组合计算得到的防洪设计水位需根据干流或支流洪水对坝址水位的影响程度来判断结果是否安全。基于以上结论,建议在实际的水闸设计中,采用本文提出的水位计算模型计算防洪设计水位。

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