DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 具有牛顿势的平面 体问题是天体力学的重要组成部分，它研究的是具有正质量 的 个天体，在仅受万有引力作用下的运动规律。本文仅考虑 的情况。由牛顿三大定律和万有引力定律可知天体的运动满足： (1) 其中 表示第 个天体的位置， 表示第 个天体与第 个天体之间的距离。 令 ， 为牛顿势函数 (2) 则方程组(1)可以写成 (3) 由于在惯性坐标系下，质心做匀速直线运动或静止。故我们可以选取质心为坐标原点，即考虑空间 (4) 令 表示碰撞集，通常将 称为构型空间。 定义1.1 [ 2 ] 对于构型 ，如果存在一常数 ，满足 则称 为中心构型(central configuration)。 这一等式关于平面上的旋转、伸缩及平移仍然成立，如果一个中心构型能够由另一个中心构型通过旋转、伸缩及平移变换得到，则认为这两个中心构型是等价的。因此我们考虑中心构型时通常考虑这样的等价类。 对于平面四体共圆问题的中心构型(如图1所示)，Cors和Roberts [ 1 ] 证明了： 定理1.2 [ 1 ] 如果质量满足假设 且 为共圆的中心构型，则构型 为等腰梯形。 Cors和Roberts的证明仅从相对距离坐标入手，利用四个质点共圆的几何条件，通过复杂的计算和证明，建立四体共圆问题的中心构型方程，然后再经过一系列的讨论和化简后，利用质量的等量关系 图1. 平面四体共圆的中心构型 证明了该结论。本文采用有向面积的方法快速建立平面四体问题的中心构型方程，再直接利用质量的大小关系得到构型边长的大小关系，最后使用反证法给出了关于这一重要结果的一个简洁证明。
system: [SYSTEM]

user: 2. 一个重要的引理 令 (5) 对 ，令 表示除去第 个顶点后剩余3个顶点所形成的三角形的面积。我们定义有向面积如下： (6) 显然有 . (7) 从文献 [ 3 ] 可知Cayley-Menger行列式为 (8) 由于四体共面，所以相应四面体的体积为0，故 。 1900年，Dziobek [ 4 ] 证明了 (9) 令 ，则整个系统的势函数与转动惯量可分别表示为 (10) (11) 其中 。 利用Lagrange乘子法，Dziobek [ 4 ] 给出了中心构型的一个等价刻画：中心构型是函数 (12) 的驻点。其中 为Lagrange乘子， 为初始转动惯量。从而对于 有 (13) 即 (14) 令 ，整理得 (15) (16) (17) (18) (19) (20) 此外，在 与 之间存在关系： (21) 利用这个关系，Perez和Santoprete得到了下面的引理： 引理2.1 [ 5 ] 如果 形成中心构型，则等式(15)-(20)中的 满足关系： .
system: [SYSTEM]

user: 3. 定理1.2的证明 在证明定理1.2之前，我们先介绍下面的引理。 引理3.1 [ 6 ] 在定理1.2的假设条件下， 。 引理3.2 [ 6 ] 在定理1.2的假设条件下，若 ，即 ，则构型 为等腰梯形中心构型。 证明：当 时，易知 为梯形。再由等式(7)知 ，即 ， 从而 由 的单调性可知 ，从而构型 为等腰梯形。 下面我们来证明定理1.2。 证明：不失一般性，我们假设 由引理3.2知我们只需证明： . 采用反证法，假设 ，则有以下两种情况： (i) ; (ii) . 首先我们考虑情况(i)： 由引理3.1可知 (22) 由等式(7)知 我们断言： 如果 ，则 结合引理3.1有 (23) 从而 进一步有 与等式(7)矛盾。所以 (24) 即 。 又由 可得 (25) 即 。 从而 (26) 又因为 ，所以 (27) 由引理2.1知 (28) 又因为 关于 单调递增 所以 (29) 即 (30) 又因 共圆，则 。 由余弦定理有 从而解得 (31) 同理可得 (32) 从而 (33) 由关系式(30)有 (34) 从而 (35) 即 ，与关系式(30)矛盾。 从而情况(i)不成立。 类似可证明情况(ii)也不成立。 从而假设不成立，即 成立，完成了定理的证明。
system: [SYSTEM]

user: 4. 结束语 本文利用有向面积，从质量的角度入手，并结合四体共圆的几何特征，给出了关于两对相邻等质量的四体共圆中心构型为等腰梯形这一结果的一个简洁证明。在之后的研究中，我们希望利用这个方法给出仅一对相邻质点质量相等的四体共圆中心构型为等腰梯形这一结论的不同的证明。进一步，我们希望能在具有两对相邻等质量的平面四体中心构型这一问题的研究中得到一些新的结果。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 岩爆是高应力条件下一种常见的地质灾害。在地下硐室开挖过程中，开挖面应力释放为零，硐室围岩产生内力重分布和应力集中。聚积在硬脆性岩体中的应变能，在一定条件下会猛烈释放，导致岩石爆裂并弹射出来，严重威胁着现场施工人员、机械设备的安全。本文将采用弹性力学的基本原理分析对长圆形隧道进行分析。 关键词 :岩爆，弹性力学，应力分析 Copyright © 2017 by author and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
system: [SYSTEM]

user: 1. 前言 岩爆是高应力条件下一种常见的地质灾害，严重威胁着现场施工人员、机械设备的安全。圆形洞室岩爆由于具有典型性而得到广泛的研究 [ 1 ] 。目前，已有许多岩爆理论研究 [ 2 ] ，主要包括冲击倾向理论、强度理论、能量理论、刚度理论和失稳理论。这些方法给岩爆预测提供了新的思路和途径。此外这些方法计算过程往往太过于复杂，工程师们在实际操作中不太容易掌握。长圆形隧道符合经典的弹性力学假定，本文将采用弹性力学的基本原理分析对长圆形隧道进行分析 [ 3 ] 。
system: [SYSTEM]

user: 2. 简化模型与边界条件 圆形隧道是工程中常见的一种隧道形式，将选取圆形隧道作为研究对象。实际工程中，隧道区的围岩处于三向应力场的作用之下，且往往水平应力大于垂直应力。隧道长度方向的尺寸较其横截面尺寸大很多，在数学上可以抽象地认为无限长的。因此长圆形隧道可以按照平面应变问题来考虑 [ 4 ] [ 5 ] 。如图1所示为长圆形隧道的受力状态，隧道顶部受上部岩石压力和地面堆载作用，底部受基底反力作用，两个侧面受到岩石的侧压力作用，由侧压力公式可知，应力随深度呈线性分布而非均匀分布。 为了简化模型，根据岩石力学的分析结果，当隧道高度远远小于其埋深时，可以忽略隧道高度范围内的应力变化，认为侧面压力为均匀分布。如果不考虑地面堆载，当隧道埋深超过隧道直径三倍时，可以认为隧道上、下岩体中的竖向应力均为 。根据以上假定，计算隧道围岩应力时，将复杂初始应力状态转化为轴对称状态问题，可以直接采用弹性力学分析开孔板在外荷载作用下的应力公式，计算简图如图2所示。
system: [SYSTEM]

user: 3. 应力求解 由弹性力学知识我们知道这是一个圆孔应力集中问题，由于上下边界和左右边界应力大小不相等，所以可以将该问题可以等效为图3中(a)和(b)问题的叠加 [ 6 ] 。 在本问题中，为了避免负号的出现，因此假设应力以压为正，得到问题的解答为： (1) (2) (3) (4) 图1. 围岩实际受力简图 图2. 围岩简化后的应力状态 q 1 为侧向压力，q 2 为竖向压力，ρ为围岩距离硐室圆心的距离，a为硐室的半径。 从(2)中我们可以看到，在 处环向应力达到最大值，此时最大环向应力为： (5)
system: [SYSTEM]

user: 4. 岩爆的临界力 为了判断硐室是否会发生岩爆，国内外许多学者都进行了相关的研究，并提出了相应的岩爆判据。 图3. 应力状态等效图 1994年，南非学者Ortlepp [ 7 ] 提出的代表性的岩爆倾向性判据，其中岩爆临界应力可以表示如下： (6) ：岩爆临界应力， ：岩石单轴抗压强度。 其中K值得确定是研究的难点所在，目前尚无完善的理论解释，只能够根据实际工程数据进行统计得到经验值。后续许多学者，将最大切向应力 或最大主应力 与临界应力进行比较来判定岩爆是否发生。得到了不同的判定方法。其中挪威专家Russense [ 8 ] 根据陆山隧道的研究结果，提出 Russenes岩爆判别法，其判别关系式如下： 无岩爆 弱岩爆 中岩爆 强岩爆 ：最大切向应力(可按(5)式计算)； ：岩石单轴抗压强度。 此外也有学者提出基于岩体的抗拉强度 来表征临界应力，根据格里菲斯强度理论其表达式如下 [ 9 ] ： (7)
system: [SYSTEM]

user: 5. 实际工程中的应用 在实际工程，当我们知道地质条件等参数时，可以利用上述的弹性力学公式，计算得到最大切向应力 或最大主应力 ，并选取相应的判别公式，从而预测是否会发生岩爆。 在此对锦屏二级水电站施工排水洞进行分析 [ 10 ] [ 11 ] 。工程概况如下：锦屏二级水电站位于四川省凉山彝族自治州盐源、冕宁和木里三县交界处的锦屏大河湾上。在B线辅助洞与4号引水隧洞之间增设了一条全长约16.73 km 的施工排水洞， 各隧洞上覆岩体一般埋深为1500 - 2000 m，最大埋深约为2525 m。对SK11 + 0-SK17 + 0 之间的隧洞进行数据分析，该处对应的外荷载为σ x = 35.67 - 43.11 MPa，σ y = 41.32 - 45.88 MPa，σ z = 37.29 - 51.43 MPa。该处岩体的单轴抗压强度为120MPa，单轴抗拉强度5.1MPa。将数据代入(5)中可以得到最大环向应力σ z = 37.29 - 51.43 MPa，σ q = 88.01 - 101.97 MPa。 利用抗拉强度进行判断可以的得到 ，会发生岩爆。利用抗压强度进行判断可以得到 属于强岩爆，结果与现场岩爆结果相吻合。我们可以看到利用弹性力学的解析解，便于工程师门在实际工程中操作，可以对岩爆进行初步判断。
system: [SYSTEM]

user: 6. 结论 (1) 基于弹性理论分析，无限长圆形隧道在 处环向应力达到最大值，最大值为 (2) 实际工程中可以利用弹性力学的解析对岩爆发生条件进行初步判断。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 随着我国经济的快速发展和人民生活水平得不断提高，随之而来与之对应的地下水问题也愈演愈烈。由于一些地方单方面追求经济增长速度，对环境保护重视不够，致使污染越来越严重。因而，造成了经济发展与环境保护矛盾日益加剧的局面。本次研究对滹沱河流域严重污染区多源污染水质进行了调查分析，主要对地下水有机污染成因及特征和硝酸盐污染来源进行了浅析。通过调查点和水质数据的分析，对石家庄滹沱河流域严重污染区的污染源提出了科学的治理与修复方案。最后对污染区的水质进行了划分，圈定了几个较严重的污染区污染物来源，为石家庄应急水源地建设提供技术支撑。 关键词 :污染区，污染源，水质，水源地 Copyright © 2017 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 近几十年来滹沱河流域地下水污染越来越严重，特别是石家庄周边和滹沱河沿岸地区，其中污染来源有多方面的因素，特别是有机污染和无机污染对地下水水质产生了重大影响。 石家庄是河北省省会，也是地下水污染比较严重的地区，尤其是无极县和辛集市地区。由于滹沱河流域一些地方单方面追求经济增长速度，对环境保护重视不够，致使污染愈演愈烈，因而，造成了经济发展与环境保护背道而驰的局面。由此引发了地方疾病、水质恶化、土地盐碱化和水资源超采疏干等一系列问题。石家庄地区滹沱河流域地下水污染的成因及其主导因素问题，事关该区经济能否可持续发展和人民生活的幸福指数，值得进一步探讨。 众多学者从有机污染和无机污染等方面，对石家庄地区滹沱河流域多源污染水质的原因进行了研究。李亚松等 [ 1 ] 认为，滹沱河冲积平原浅层地下水已经受到有机污染威胁，主要检出有机组分为卤代烃类和氯代苯类。由于有机物的高毒理性，研究区内有机污染已经不容忽视。费宇红等 [ 2 ] 提出，滹沱河冲积平原区典型的检出有机污染物为：三氯甲烷、四氯化碳、三氯乙烯和四氯乙烯，各采样点风险的主要贡献污染物为三氯甲烷和四氯化碳，主要的污染源应以工业和工业产品的使用污染为主。 但是，如何进一步定量认识有机污染和无机污染对地下水的影响程度，从社会经济方面的尺度把握污染物、当地人民生活的质量和地下水水质恶化之间的相互耦合规律，仍是需要深入研究的课题。 本文从有机污染和无机污染二者关系入手，采用实地调查、检测化验和相关分析等方法，深入了解滹沱河流域地下水污染多年来地下水的污染原因及驱动力。所有的资料源自河北省相关部门的长观数据和近几年来监测、统测及试验数据。
system: [SYSTEM]

user: 2. 研究区概况 滹沱河流域严重污染区，位于河北省中部，流域经过省会石家庄周边的市区县。污染区地处东经114˚10'~115˚00'，东经38˚00'~38˚20'之间，区内海拔80米，平均海拔30~100米。调查区域东临辛集市，南临石家庄市区，西接平山县，北部同正定接壤。研究区内道路纵横，交通便利。本次调查的重点区域是平山，灵寿，正定，石家庄市区，藁城，无极，晋州和辛集和滹沱河沿岸地区。污染区位于石家庄周边，地处一级阶地，二级阶地和第四系地貌松散沉积物之间。辖区内大地构造，属山西地台和渤海凹陷之间的接壤地带，地势东低西高差距大，地貌复杂。地貌由西向东依次排列为中山、低山、丘陵、盆地、平原。大气降水为主要补给来源，地下径流，人工开采和蒸发为主要排泄方式。
system: [SYSTEM]

user: 3. 研究区调查方法 3.1. 遥感技术 在水质调查前期，首先应用遥感技术对研究区土地利用状况进行解析，根据调查的比例尺选择不同分辨率的遥感影像，掌握研究区土地利用及潜在污染源分布状况，然后利用不同水体所呈现的波谱特征的差异，对研究区地表有机污染水体进行识别和提取，形成了应用于水质调查工作初期较完整的遥感技术调查体系，以此为进一步查清污染源提供参考 [ 3 ] 。 3.2. 同位素技术 基于同位素技术和水化学理论，研究地下水硝酸盐浓度和同位素的延程变化的特点，揭示影响其迁移转化的主控因素，探讨硝酸盐在冲洪积扇地区含水层中的迁移转化机理；识别造成硝酸盐污染的主控因素，揭示太行山前松散含水层硝酸盐污染的驱动机制；综合运用多种同位素联合识别技术，定性识别地下水硝酸盐的污染来源，阐明太行山前松散含水层不同土地利用类型下地下水硝酸盐污染来源差异性及其季节变化特点；基于稳定同位素分析混合模型，定量解析不同监测站点地下水中硝酸盐污染来源的贡献率。
system: [SYSTEM]

user: 4. 地下水污染特征 4.1. 有机物污染特征 根据已有数据，研究区有机污染总体上呈点状分布，但是在局部区域有面状聚集特征和线状延伸特征(图1)。沿着滹沱河两岸，离河道近的有机检出率高。 沿着滹沱河两岸，离河道近的有机检出率较高，这是因为河道是不法企业任意排污的有利途径，很多小工厂小作坊就建在滹沱河河道附件，造成了沿河道有机污染比远离河道严重。研究区发现的污染最严重的场地皆为有机污染。其中秋山村1.2-二氯乙烷超标点，晋州化工厂有机超标点均在化工厂附近。 总体上，研究区的有机污染检出率高，超标率低，且浓度较低。有机污染总体呈点状分布，但是受用地规划和管理的影响，局部呈面状聚集趋势。 4.2. 硝酸盐污染特征 研究区共采集地下水样品186组，地表水样品9组。其中，地下水样品硝酸盐浓度均值为48.70 mg/L，已接近WHO规定的饮用水中硝酸盐浓度值50 mg/L，39.5%的样品超出WHO限定饮用水中硝酸盐浓度值，15.7%的样品超出我国地下水质量标准我国地下水质量标准(90 mg/L)。地表水硝酸盐浓度均值为10.28 mg/L。由硝酸盐浓度等值线图(图2)可知，滹沱河冲洪积扇地区硝酸盐污染已呈现面状污染的特点，高值区出现在滹沱河冲洪积扇顶部正定县、灵寿县、石家庄市区和藁城县城区周边 [ 4 ] 。 可见滹沱河冲洪积扇地区地下水硝酸盐污染已经非常严重。地表水硝酸盐浓度无超标情况。研究区地下水 含量总体由西北向东南呈减小趋势，在岗南-黄壁庄水库之间以及石家庄市区西南部出现了 含量高值区，而且 、总硬度也呈现出与 同样的分布规律。
system: [SYSTEM]

user: 5. 地下水污染成因 5.1. 有机物污染成因 石家庄藁城工业区带有机的高检出率和工厂的密集分布和便利的交通条件有关。藁城工业区内是聚集了多 图1. 研究区有机指标检出分布图 图2. 硝酸盐浓度等值线图 家化工企业和药厂。其中部分化工企业和药厂通过非法手段排污，影响了地下水环境。 自藁城工业区污水处理厂流出的污水未经处理直接排进了兴安村河道内，并沿滹沱河河道南岸挖掘了一条4~5米的排污沟持续不断的向其中排放污水。其污水排污口处，检出的有机物有10种之多，这也影响了藁城滹沱河沿岸有机检出率。 5.2. 硝酸盐污染成因 研究区 、 、Na + 均受人类活动影响强烈。根据历史检测数据，研究区天然条件下的地下水化学类型基本为Ca·HCO 3 型水， 含量很少。由于几十年来人类社会发展的影响，研究区的地下水化学发生了一定的变化，部分地区 含量明显增大。 在自然界中是相对稳定的保守元素，它不受水环境中物理化学作用及迁移转化过程的影响，常用来指示人类活动的影响。其可能来源为动物粪便、生活污水和卤水等，另外，农业化肥中也可能含有 (如KCl、NH4Cl)；生活污水和动物粪便中含有大量的Na + 。研究区无卤水侵入含水层，且 与Na + 具有较好的相关性，因此浓度较高的 很可能来源于动物粪便和生活污水。对样品数据的 和 做相关性分析，发现二者有很好的相关性(r = 0.754， p < 0.01) (图3)，说明动物粪便和生活污水是研究区地下水 的重要来源 [ 5 ] 。 研究区地下水硝酸盐受人类活动的影响包括两个方面，一是人为输入，即从硝酸盐来源方面分析， 与 较好的相关性说明生活污水和人畜粪便是硝酸盐的重要来源；另一方面，从硝酸盐迁移转化条件方面分析，地下水开采导致地下水动力场的变化，其诱发的物理化学作用导致总硬度升高的同时，也为更多的 进入地下水创造了有利条件， 与总硬度较好的相关性说明地下水开采也是 含量升高的一个诱因 [ 6 ] 。
system: [SYSTEM]

user: 6. 对污染源物质的改善设施 6.1. 有机污染物降解 滹沱河流域严重污染区内地下水中有机污染物来自于非法排放的化工原料与有机溶剂，单纯依靠土壤与水体的自净能力分解有机污染物存在诸多缺陷，地下水含水层中有机物衰减周期过长，且地下含水系统消解有机污染物的能力有限。建议采用主动修复技术修复污染严重的地下含水层区域，结合化学修复法与生物修复法，将污染严重的场地内注入季铵盐阳离子表面活性剂，使有机污染物富集避免受地下水溶质运移作用进行扩散。进一步利用生物注射法与有机粘土法等生物修复方法对场地内的有机污染物进行处理 [ 7 ] 。 图3. 与 的相关性 6.2. 硝酸盐污染的治理和修复 滹沱河流域严重污染区地下水硝酸盐氮的治理自然净化过程中的反硝化作用是一个很环保的地下水污染修复手段。除此之外，也可以借鉴局部城市已采用的去地下水中的硝酸盐氮的方法来对农村地下水的污染进行修复，其修复手段主要是靠生物修复技术，物理化学修复技术，化学修复技术化学来解决。
system: [SYSTEM]

user: 7. 结语 研究区共采集样品超过400组，根据已经取得结果的281组样品对地下水质量进行分析。根据评价结果显示滹沱河流域严重污染区地下水样I~III类水183组、IV类水77组、V类水21组，分别占65%、27%、8%，即35%的地下水不适于直接饮用。在已经完成了的调查工作中，圈出藁城金鑫化工厂、藁城工业区、藁城污水处理厂、秋山村、晋州化工业区、晋州爆炸化工厂等数处重点场地，为污染物的主要来源。通过调查点和水质数据的分析，对石家庄应急水源地的建设提供技术支撑。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 根据工程设计要求，需要对汨罗江流域可能最大洪水进行分析。本文采用暴雨移植法，将河南省历史上“75.8”特大降水过程作为PMP移置到工程设计流域，采用降雨径流模型进行产汇流计算，从而求出工程位置的PMF，并对本次成果进行了合理性检查和评价。结果表明，结合流域特征和暴雨洪水特性为基础来论证移置的可能性，并对暴雨参数进行必要的改正，其推算的PMF成果可为建设项目设计基准洪水计算提供基础依据，具有一定的工程应用价值。 关键词 :暴雨移置法，PMP，PMF，径流洪水 Copyright © 2017 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 PMP/PMF首先由美国于上世纪30年代提出，并作为重要工程的设计标准。世界气象组织定义PMF为：研究一个流域或地区的降雨，目的在于估算暴雨的物理上限，得到的估计值称为“可能最大降水”，然后再用一定的方法将其转换为洪峰流量，得到的洪水称为“可能最大洪水”。我国水文学者对其定义为：在现代气候条件下，在某一流域或某一地区上，一定历时内的可能最大降水，称为可能最大暴雨量，由可能最大暴雨形成的洪水称为可能最大洪水。由PMF的定义可以看出，PMF的大小主要取决于PMP的估算，当PMP确定后，根据所在流域实际情况采用一定的产汇流计算方法或降水径流模型将其转换为PMF [ 1 ] 。
system: [SYSTEM]

user: 2. 项目背景 PMP的估算方法始于美国，其它国家的估算方法与其大体相似。我国PMP的估算研究大致可归纳为下述几个方面：暴雨移植法、典型暴雨放大法、暴雨组合法和水文气象模型法等。在工程应用中，目前建设项目水文勘测部分推求可能最大洪水的方法主要有确定论法和概率论法两种方法。概率论法主要采用统计分析法，对流量资料进行频率分析，估算出不同频率的洪水，并采用一定重现期的洪水作为可能最大洪水；确定论法为通过确定可能最大暴雨相关参数，再采用经过验证的降雨径流模型、洪水演算模型计算所产生的洪水，作为可能最大洪水处理。 根据大数定律，需要很长的资料才能得出一个稳定的设计频率值，利用短期资料所求的设计洪水往往是不稳定的，特别是稀遇洪水。对于流域物理机制上存在洪水上界，但对频率分析模型来说不存在这种上界。因而采用统计分析方法来推求PMF时，受资料条件限制较大。随着社会经济的发展、人口的增加和人类活动影响及流域下垫面条件改变的日益加剧等因素影响，水文气象法日益显示其强大的生命力 [ 2 ] 。暴雨移置法作为水文气象法的重要方法之一，其从资料样本的角度来看，就是用空间代替时间。本文以湖南汨罗江流域为例，采用水文气象法中的暴雨移置法，计算工程所在流域的可能最大暴雨与可能最大洪水。
system: [SYSTEM]

user: 3. 工程概况 工程地址位于湖南省汨罗江流域，集水面积3872 km 2 。汨罗江发源于江西省修水县黄龙山，经修水县白石桥，于龙门流入湖南省平江县，自汨罗市转向西北流至磊石乡，于汨罗江口汇入洞庭湖。该流域属亚热带湿润性气候，四季分明，雨量充沛，森林覆盖率达到41.8%。流域内水系发达，河网密布，工程处以上主河道长度约160 km，河道平均比降6‰。 该工程下游有黄旗塅水文站，控制面积4053 km 2 ，该站设立于1955年，有较完善的长系列径流过程资料。该站于2005年下迁，改名为伍市水文站(后文为方便表述，统称伍市水文站)，控制面积4179 km 2 ，在工程上游流域，分布有加义、平江、长寿等若干雨量站资料，雨量资料较为完整。目前工程处以上无较大的水利工程影响，不用考虑溃坝洪水对工程处防洪安全的影响，故属于天然河流的涉水项目。
system: [SYSTEM]

user: 4. 暴雨移置分析 在进行PMP移置分析时，需针对工程对PMF的要求，对暴雨模式的主要特征，包括暴雨出现季节、天气成因、雨区分布形式、暴雨中心位置、降雨历时、时程分布等做定性推断。其方法为划分气象一致区域、针对具体暴雨划定移置界限、针对设计流域做具体分析等。 可能最大暴雨的估算，需分析汨罗江流域暴雨特性，在论证移置可能性的基础上，移置“75.8”特大暴雨，并进行水汽位移改正、地形改正和障碍高程改正而得到。可能最大暴雨的时程分配按“75.8”暴雨中心几个雨量站的时段平均降水量过程进行分配。 4.1. “75.8”暴雨及其成因 1975年8月初，河南省西部山丘区出现了历史罕见的特大暴雨(简称“75.8”暴雨)，暴雨中心总雨量达1631 mm，3 d最大雨量达1605 mm，24 h中心雨量1060 mm，1 d雨量1005 mm，6 h和1 h降雨量分别为830.1 mm和189.5 mm。 造成这次暴雨的天气系统主要是7503号强台风，8月4日20时台风于福建登陆以后，减弱为低压，经赣南、湖南、湖北到达河南，5~7日由于东亚环流形势调整，在台风北面形成一条高压坝，使台风停滞，台风低压在河南湖北交界处附近滞留30~36 h，在河南南部停留20多h。这次台风不仅路径特殊，而且登陆后3~4 d内，强度不衰，甚至略有增强，其主要原因有三：①弱冷空气的激发作用；②水汽源源不断输入；③台风高层明显辐散，低层辐合。这是台风发生、发展和维持不退的重要条件。暴雨天气系统主要是台风、低层偏东急流和西风槽。除此之外，暴雨中心附近，向东开口的喇叭口地形也使暴雨中心降水进一步加强。形成“75.8”暴雨的台风路径见图1。 图1. “75.8”台风路径 4.2. “75.8”暴雨移置可能性分析 选择对湖南省影响较大的16个台风，对“75.8”的特点与所选取的台风特点进行分析，比较其相似性和特殊性，以分析“75.8”移置的可能性。 从图1中“75.8”暴雨的台风路径可以看出，台风低压刚好经过汨罗江流域，故从台风路径上，工程所在流域出现“75.8”暴雨的可能性是存在的。 湖南省登陆台风环流形势与“75.8”的环流形势较为相似，台风低压移动与引导气流转变情况基本一致，在台风低压移入湖南省后的北部(7503号台风移入河南后的北部)形成一个“高压坝”，致使台风低压停滞，即“75.8”台风低压的大环流形势及低压停滞少动的条件本流域也存在。 “75.8”暴雨的影响系统台风、低空偏东急流及西风槽等天气系统本流域均可出现。 经分析造成“75.8”暴雨的种种基本因素和部分因素的组合、叠加都分别在湖南省(本流域)出现过。所以认为“75.8”移置到本流域是可能的。
system: [SYSTEM]

user: 5. 可能最大暴雨估算 5.1. 暴雨雨图的安置 将1:1，000，000“75.8”最大5 d暴雨等值线图按比例尺移放于1:50，000湖南省汨罗江流域地形图上，在暴雨移置时，根据湘江流域的暴雨分布特点，将“75.8”最大5 d暴雨等值线图中的暴雨中心，移置于汨罗江加义东北部常遇台风暴雨中心附近，移放后的汨罗江流域PMP等值线图见下图2。 根据雨量等值线分布图，可以求出该流域PMP平均面雨量为901 mm。 图2. 涉及区域PMF等值线移植图 5.2. 移置改正与放大 由于移置流域和工程设计流域相距较远，且降雨条件不完全一致，故需对设计流域的暴雨参数进行必要的改正。改正按设计流域和暴雨原地的最大露点来进行，其计算公式为： 同时考虑到两地地形差异，采用最大3 d暴雨多年平均面雨量进行修正，经计算，最后确定综合改正系数为0.98。
system: [SYSTEM]

user: 6. 可能最大洪水计算 当PMP确定以后，推求PMF主要有以下2个步骤，第一步为产流计算，即净雨推求，第二步为汇流计算，即根据净雨，通过一定的模型计算出洪水过程。我国目前常用的产流方法有扣损法、暴雨径流相关法和径流系数法。在PMP条件下，降雨强度及总量比常遇暴雨大而集中，由于总雨量远远超过流域最大初损值，故对于湿润地区来水，无论采用何种方法，影响都不太大 [ 3 ] 。 6.1. 产汇流方案 根据汨罗江流域水文特性分析及可能最大洪水估算要求，需要推算工程处以上流域的可能最大洪水。该设计工程流域面积较大，远远超出《湖南省暴雨洪水查算手册》单位线适用范围，其单位线不能直接用于产汇流计算。由于工程处下游有伍市水文站，故考虑推算伍市水文站以上流域的单位线，建立产汇流模型，估算出伍市水文站的可能最大洪水后，再放大到工程处处。 本次采用伍市水文站历史较大洪水年份实测流量资料，以及流域内若干雨量站实测降水资料，推算伍市站以上流域经验单位线，单位线时段长取1 h。 区间产流计算借用《湖南省暴雨洪水查算手册》的方法，时段地表径流深 ( 地表径流深， 总径流深)，( 为地表与总径流的比例系数)值，由此计算出区间可能最大暴雨的地面净雨过程。产流计算采用初损、后损法，地表径流的分割，采用斜割法，经扣损后的净雨量等于地面径流总量。 按照矩法，对瞬时单位线参数n、K进行推求 [ 4 ] ，将推导出的瞬时单位线参数n、K，采用2010年实测资料对单位线进行检验，实测流量过程与推算流量过程比较见图3。 6.2. 产汇流计算 可能最大降水雨型分配采用“75.8”雨区范围内30个雨量站实测降雨过程进行分配， 值取0.80，由此计算出区间PMP地面净雨过程。用相应时段单位线计算地表径流过程，然后回加地下径流部分，推算出伍市站的洪水过程，然后采用水文比拟法将伍市站以上的PMF推算到工程处，计算可得工程处以上PMF洪峰值为12，000 m 3 /s，(见表1)。 6.3. 成果合理性检查 对PMP/PMF成果认真进行合理性检查，这是我国的一条重要经验。检查方法主要有：与本流域历史最大雨洪对比，与邻近流域历史最大雨洪对比，以及同世界暴雨和洪水记录的外包线比较等。为了分析计算成果的合理性，将本次计算成果与国内其他水利工程可能最大洪水相比较，见图4。可以看出，本次计算点位于点据带中间，计算成果是合理的。
system: [SYSTEM]

user: 7. 结论 众多研究成果表明，推求PMP/PMF是一项十分复杂的工作，需要对传统的PMP估算方法中存在的问题有 图3. 单位线法计算与实测流量过程线比较 图4. 国内部分工程流域面积–PMF关系图 Table 1 The calculation results of the PM 区域 集水面积 面积权重 PMF洪峰(m 3 /s) 伍市水文站以上 4179 100% 12，600 工程处 3872 92.7% 12，000 表1. 计算PMF成果表 待进一步深入的研究，并加强对现有著名大暴雨的基本特性、地区规律以及可移植范围的研究，估算方法的确定以及暴雨的选取均需要结合流域特征和暴雨洪水特性为基础来进行分析确定。 利用水文气象学的原理和方法，推求可能最大降水，通过产、汇流计算，从而计算出可能最大洪水，这是推求重要水利工程设计洪水的主要途径之一。受制于流域内实测特大暴雨洪水资料系列年限，本文采用河南省“75.8”特大暴雨移置方法，结合实测水文资料建立产汇流模型，对工程以上可能最大洪水进行了计算。PMP和PMF成果经过合理性检查与评价，基本合理，可作为工程设计计算基础依据资料。但由于目前对暴雨移置改正方法的理论尚不成熟，在暴雨移置、暴雨组合、暴雨中心的选定、面雨型的设计、PMP的时空分布等与很多影响因素有关，加之区域流域面积较大，地势复杂，雨量站分布代表性等影响，设计误差环节较多，因此本次暴雨移置成果精度存在着一定的不确定性和经验性。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 水库防洪调度方案需要在满足控制目标和约束条件的同时，具有便捷性和可操作性。为此，提出以泄流设备运行状态变化次数最少为准则的防洪优化调度模型。根据水库泄流设备的设计参数和运行规则预先编制泄流设备启停策略表，将泄流设备组合方案作为基本计算单元，并设计一种简单且行之有效的计算流程从策略表中优选出调度期内所需的方案。以功果桥水库为实例的应用表明，该方法能够将调度结果从水库的下泄流量控制精细到泄流设备的操作控制，其调度结果不仅能够满足泄洪需求，还能避免泄流设备运行状态的频繁调整，有效提高防洪调度方案的实用性。 关键词 :水库，防洪调度，泄流设备，策略表 Copyright © 2017 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 水电站防洪调度可以提高水库自身防洪能力和缓解下游洪涝压力，同时为水电站增加经济效益提供保障。常见的防洪优化调度模型主要分两类：第一类旨在保障水库自身安全，目标函数主要包括动用防洪库容最小、最高水位最低和末水位控制等；第二类旨在保障下游防洪安全，目标函数主要包括最大下泄流量最小、洪水历时最短和分洪量最小等。在此基础上，文献 [ 1 ] 建立了洪灾损失最小的防洪优化调度模型；文献 [ 2 ] 提出防洪安全度函数，优化准则为系统防洪安全度最大；文献 [ 3 ] 基于“蓄水少的水库多蓄水，蓄水多的水库少蓄水”的调度思想，提出同步拦蓄规则，建立超额洪量最小的优化调度模型；文献 [ 4 ] 提出了一种水库群洪水补偿调度通用模型；文献 [ 5 ] 和 [ 6 ] 将上述常用的单目标耦合为一个复合型的目标函数。在模型求解方面，主要集中在新型算法在原理运用上的可行性 [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] ，以及对较为成熟的算法进行改进 [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] 。此外，文献 [ 14 ] 提出了一种启发式逐步优化方法，将决策者预泄控制的实践经验和泄流状态持续性要求纳入模型的约束条件中；文献 [ 15 ] [ 16 ] 分别利用了大系统分解协调方法，先将调度对象分解为若干个独立子系统，然后再总体协调进行目标优化。 以往很多防洪调度优化模型以水库的下泄流量作为决策变量，通过求解优化模型得到整个水库的泄洪过程，实际操作中还需要根据优化后的流量去反推泄流设备的运行方式，为了满足目标流量很可能造成泄流设备运行状态频繁变动，所以制定合理有效的泄流设备启停计划是现阶段防洪优化调度面临的重要问题。文献 [ 17 ] 考虑了泄流设备的实际运行，但计算方法仍为先优化下泄泄量，再将流量分配到泄流设备，并未考虑泄流设备的可操作性；文献 [ 18 ] 提出了考虑泄流设备开启实用性的洪水调度仿真模型，但主要通过调度人员观察下泄过程线和水位过程线确定泄流设备的调整方案。建立以泄流设备运行状态为变量的优化模型可以有效解决调度方案的实用性，但面临复杂的混合整数规划模型求解问题，求解质量和时效性难以保证，且其应用中的也存在一些困难：① 不同水库之间泄流设备差别较大，难以确定一种普遍适用的求解方法；② 同一水库中不同泄流设备开启的条件、目的、原则和开度要求各不相同，且大型水库的泄流设备一般较多，如果将单个泄流设备作为调度单元直接进行优化计算，问题规模过大；③ 泄流设备的操作与工程经验、实际工况的结合非常紧密，调度方案必须具备实用性。 为了提高防洪方案的便捷性和可操作性，本文以整个调度期内泄流设备运行状态的变化次数最少为准则建ing立防洪优化调度模型，以泄流设备组合方案作为基本计算单元。一个方案通常包含两个要素——开启的对象和相应的开度，为了避免在计算过程中反复组合方案增加不必要的计算量，本文通过预先编制泄流设备启停策略表的方法辅助模型求解，并设计一套计算流程，能够从策略表中快速挑选出满足优化目标的方案形成最终的泄流设备启停计划。以功果桥为应用实例的调度结果表明，所提模型可以将防洪调度方案由水库下泄流量控制精细到泄流设备操作控制，其调度结果满足实际调度需求，避免泄流设备运行状态的频繁调整。本文所提方法现已应用于澜沧江下游梯级水电站群的实际调度中，有效提高了防洪调度方案的实用性。
system: [SYSTEM]

user: 2. 防洪优化调度模型 2.1. 泄流设备运行状态变化次数最少模型 该防洪优化调度模型的优化准则为在满足泄洪要求的前提下所需要泄流设备的运行状态变化次数最少。如果泄流设备的运行状态每进行一次变化就代表一个新的方案出现，那么整个调度期内泄流设备运行状态变化次数最少即为整个调度过程中所需要的方案个数最少。目标函数为： (1) 式中： 表示集合 中元素的个数； 分别为一次洪水调度过程中的方案。 目标函数式(1)虽然直观但不利于求解，实际求解时需要对目标函数进行适当转化。由于一次洪水的调度时段数是一定的，那么整个调度期内方案的个数最少意味着单个方案的持续时段数需要尽可能的长，基于此可将上述目标近似转化为一系列的子优化问题，该子问题描述为：给定调度期内的入库流量过程，在满足泄洪约束的情况下，从可运行方案的集合中选出所能持续时间最长的方案，其求解公式如式(2)所示： (2) 式中： 为可运行方案； 为可运行方案的集合， 为 中的方案个数； 为方案 在满足约束条件时所能维持的时段数； 为集合 中持续时段数最多的方案。 从 开始，按照式(2)求出方案 ，并保持方案 中泄流设备的开启状态不变进行调洪计算，直至其不能满足约束条件，并在约束破坏时段按照同样的方法求出方案 ，不断以前一个方案的结束时段作为下一个方案的起始时段采用同样的步骤迭代求出余留期的所有方案。 2.2. 约束条件 1) 水量平衡约束： (3) 式中： 为 时段的库容， 为 时段入库流量， 为 时段下泄流量， 为时段步长，单位h。 2) 水库水位约束： (4) 式中： 、 、 分别为水库在 时段水位及其水位上下限。 3) 下泄流量约束： (5) 式中： 为综合利用要求最小流量； 为最大泄洪能力限制。 4) 发电引用流量限制： (6) 式中： ， ， 分别电站 时段发电流量及其上下限。 5) 水库泄流平稳性约束： (7) 式中： 、 分别为下泄流量下降(上升)阶段的最大变幅。一般情况下， 。 6) 泄流设备出库限制： (8) 式中： 为泄流设备j在 时段的泄流，J为泄流设备总数。 7) 泄流设备泄流限制： (9) 式中： 为泄流设备j的泄流函数， 为泄流设备j的开度。 8) 泄流设备开启优先级： 泄流设备实际运行时，调度人员希望指定泄流设备的优先开启及关闭顺序。 (10) 式中：表示设备开启顺序优先级，数字越小表示优先级越高，反之优先级越低。
system: [SYSTEM]

user: 3. 模型求解 3.1. 策略表的编制方法 策略表的编制过程是将泄流设备的操作规则由文字化的信息转换成数字化的组合方案，为了便于从策略表中快速定位最优方案，本文引入了一个简单有效的定量指标——平均泄流能力(用 表示)作为策略表的查询索引。策略表以行作为记录单元，其中第2~(J + 1)列分别为泄流设备1~j的对应开度( 表示泄流设备j为关闭状态)，所有的泄流设备状态 构成一个泄流设备组合方案x，第1列为x所对应的 。 策略表的编制过程主要分为两步： 1) 结合水库信息列举方案 根据每个水库的泄流设备设计参数和运行规则列举可用作实际调度的方案。下面以功果桥水库为例进行详细说明，功果桥水库的泄流设备参数如下表1，运行规则为：① 表孔原则上对称开启，最小开度应不低于1 m；② 在一定程度上尽量使表孔均匀开启，避免单孔开度过大；③ 优先开启表孔，底孔只在汛期需要冲沙时，适时开启。 解读上述信息可得出以下结论：① 表孔2#和4#以及1#和5#的开度需尽量相同；② 为满足均匀开启避免单孔开度过大，可以选择最大开度的2/3处为临界值，即当单孔开启至13 m时停止继续加大开度，而是增开表孔数量；③ 开启优先级为——表孔3#→表孔2#和4#→表孔1#和5#→底孔。以1 m为泄流设备的调整步长，功果桥水库的方案列举过程分为5个阶段，如表2所示。采取表中的列举过程不仅能避免方案遗漏，还能使各个方案之间具有连贯性减少泄流设备的操作量，利于后续计算。 2) 计算各个方案的平均泄流能力 。 由式(9)可知，泄流设备的下泄流量函数是一个关于水位和开度的二元函数，但相比而言后者的影响更为显著，所以通过求平均值的方式弱化水位的影响， 的计算公式为： (11) 式中： 和 分别为某次调洪计算中水位的下限和上限。 可以描述方案泄流能力的大小，与方案一一对应并用来索引方案。但是 作为一个平均值只能应用于挑选方案，在泄洪计算时必须采用式(8)和(9)求解。 按照上述步骤即可完成策略表的编制，针对同一水库而言，其方案信息基本相同，所以策略表一旦编制完成便可存入数据库中，实际计算时结合实际工况对策略表中的部分信息进行初始化，例如，根据调洪计算的所设置的水位上下限计算 ；如果泄流设备j出现故障不能正常使用，则将J + 1列全部赋值为0；如果有冲沙需求，要求底孔全开，那么将相关列全部赋值为最大开度。 3.2. 泄流设备运行状态变化次数最少模型的求解方法 模型的求解结果为泄流设备启停计划，一般包括调度期内的所有方案以及各方案对应的起始操作时段。尽 Table 1 The basic situation of the discharge devices of the Gongguoqiao Reservoi 泄流设备类型 底坎高程(m) 泄流设备个数 泄流设备形式 孔口尺寸(宽 × 高) (m) 校核泄洪流量(m 3 /s) 设计泄洪流量(m 3 /s) 溢流表孔 1288.00 5 弧形门 15×19 15399 12657 底孔 1260.00 1 — 5×7 900 873 表1. 功果桥水库的泄流设备设计参数 Table 2 The scheme listing process of the Gongguoqiao Reservoi 各阶段方案的列举说明 表孔(m) 底孔(m) 1# 2# 3# 4# 5# 阶段1 以1 m的步长，逐步开启表孔3至13 m 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 2 0 0 0 …… 0 0 13 0 0 0 阶段2 以1 m的步长，逐步开启表孔2和4至13 m 0 1 13 1 0 0 0 2 13 2 0 0 0 3 13 3 0 0 …… 0 13 13 13 0 0 阶段3 以1 m的步长，逐步开启表孔1和5至13 m 1 13 13 13 1 0 2 13 13 13 2 0 …… 13 13 13 13 13 0 阶段4 以1 m的步长，按照优先级逐步开启5个表孔至19 m 13 13 14 13 13 0 13 14 14 14 13 0 14 14 14 14 14 0 …… 19 19 19 19 19 0 阶段5 以1 m的步长，逐步开启底孔至最大开度 19 19 19 19 19 1 19 19 19 19 19 2 …… 19 19 19 19 19 7 表2. 功果桥水库的方案列举过程 管不同水库策略表中的方案信息各异，但是以方案作为计算单元其求解方法则相同，所面临的关键问题均为如何从表中快速选出一系列最优方案，其中单个方案的优选过程一致，主要分为两个阶段：首先，根据水位约束的破坏情况判断泄流设备的调整方向，在满足流量约束以及变幅约束的前提下先从策略表中挑选出部分方案构成备选集合(详见步骤6))；然后，从备选集合中选取在满足水位约束的情况下所能持续时段数最长的方案即为该阶段的最优方案(详见步骤7)和8))。不断将前一个最优方案的结束时段作为下一个方案的起始时段，迭代重复步骤6)~8)直至调度期末，便可得到最终的泄流设备启停计划，详细计算步骤如下：(下文中 、 分别为方案 的平均泄流能力和起始运行时段) 1) 设置约束条件。 包括水库的 、 、 、 、 和 等。 2) 初始化策略表。 在3.1节生成的策略表的基础上，结合实际工况对策略表中的部分信息进行初始化，并依据式(11)在 取值范围内计算各个方案的 。 3) 生成初始方案 。 ① 确定 的起始运行时段 ，因为水库只有在产生弃水时才需要开启泄流设备，所以 为 的最小时段(假设机组满发)； ② 根据“等来水量弃水”的原则，求得 时段所需要的平均泄洪流量 ，M的取值根据洪水的情况而定，计算公式为： (12) ③ 从策略表的第1列中选取与 最为接近的取值即为 ，操作步骤为：首先根据前一时段的出库 以及变幅约束 和 求出泄洪流量的取值范围 ；然后再从策略表中以 为标准挑选 ，并求出 与 绝对差值的最小值 ；最后求出 。公式表示为： (13) ④ 通过 索引到初始方案 。 4) 保持 中各泄流设备开启状态不变，采用调洪数值解法 [ 19 ] 逐时段求解，直至其破坏水位约束，标记水位为 。 5) 设置方案编号 ，从 开始计算。 6) 判断水位约束破坏情况： ① 若 ，说明所选方案泄流能力过小，需要加大开度，此时从策略表中选取 取值较大的方案作为可行方案，并构成备选集合 ，对 中的所有方案按照 的值从小到大进行排序，并依次编号为 ，最终构成备选集合 的表达式为： (14) ② 若 ，说明所选方案泄流能力过大，需要减小开度，此时从策略表中选取 取值较小的方案作为可行方案，并构成备选集合 ，对 中的所有方案按照 的值从大到小进行排序，并依次编号为 ，最终构成备选集合 的表达式为： (15) 7) 从 ， 开始，保持方案 中的泄流设备开启状态不变，采用调洪数值解法逐时段求解泄洪过程，并判断各时段的水位是否满足约束要求，如果满足，令 ，继续求解；如果破坏，则停止计算，标记方案 的水位约束破坏时间为 ，水位 。 8) 判断 和 的大小关系(其中 )，若 且 ，则令 ，转至7)继续计算；反之，停止计算，否则将会因为继续加大(减小)下泄流量造成约束提前破坏。方案 即为备选集合中在约束范围内持续时间最长的方案。此时， ， ， 。 9) 若 ，则令 ，转至5)继续计算，否则转至10)。 10) 合并所有方案 以及各个方案所对应的起始运行时段 形成该场洪水的泄流设备启停计划。
system: [SYSTEM]

user: 4. 实例分析 功果桥水库的正常蓄水位为1307.00 m，死水位为1303.00 m，校核洪水位为1309.50 m，一般水库水位控制在1303.00 m~1307.00 m之间运行，汛限水位为1308.50 m。 洪水基本信息见表3。在设置初始计算条件时，根据综合利用要求，最小出库流量为168.0 m 3 /s；因为功果桥无下游防洪要求，且自身库容较小，所以根据洪水的性质削峰率达到90%，即最大出库流量不能大于最大洪峰流量的90%；功果桥水库没有出库变幅要求，最终的设置信息见表3。 从表3中的调度结果统计信息可以看出泄洪过程均满足约束条件。图1为调度结果图，表4为泄流设备启 停计划表，其中包含4个方案，由于入库较大从第一时段便需要开启泄流设备即 。从图1中可以看出，每一次选取新的方案时水位均处于约束边界处：t = 19，Z 19 = 1306.39 m (水位上限)；t = 66，Z 66 = 1304.23 m (水位下限)；t = 94，Z 71 = 1304.05 m (水位下限)。通过出库过程可看出，如果在水位上限处，则下个方案的调整方 Table 3 List of flood information in the Gongguoqiao Reservoi 洪水基本信息 洪水计算信息 性质 最大洪峰(m 3 /s) 平均入库(m 3 /s) 最高水位(m) 最低水位(m) 最大出库(m 3 /s) 最小出库(m 3 /s) 设计洪水P = 0.1% 12798.3 8725.9 初始条件设置信息 1306.50 1304.00 11518.5 168.0 调洪结果统计信息 1306.39 1304.05 11324.7 6106.9 表3. 功果桥水库洪水信息统计表 Table 4 Discharge devices opening and closing policy in the Gongguoqiao Reservoi 方案 起始时段 表孔(m) 底孔(m) 1# 2# 3# 4# 5# x 1 0 0 5 13 5 0 0 x 2 19 13 15 15 15 13 0 x 3 66 0 13 13 13 0 0 x 4 94 0 6 13 6 0 0 表4. 功果桥水库泄流设备启停计划表 图1. 设计洪水的调度结果图 向为加大泄流能力，如果在水位下限处，则下个方案调整方向为减小泄流能力。通过水位变化过程可看出，水位在约束范围内均出现波动，表明每次所选取的方案都能够最大限度地利用防洪库容，若采用其他方案，则必定会因为提前突破约束，减少持续时段数。另外，从调度结果中的出库过程可以看出保持同一个方案进行泄洪时其下泄流量会随着水位的变化而浮动，例如图1中，在t = 19和t = 66之间采用的是同一个方案进行泄洪计算，但其出库并非固定不变，这表明在防洪优化调度研究时，如果先优化下泄流量再推算泄流设备运行方案，并将该方案的出库流量设为一个固定值参与多时段泄洪，这种方式并未考虑其出库也会随着水位的变化而改变，必然导致实际调度和调洪计算的结果出现偏差，削弱优化方案的参考价值，而以泄流设备作为决策变量可以充分利用泄流设备的自适应性，增强防洪方案的实际指导意义。 在上述调度结果中可知通过泄流设备运行状态变化次数最少模型求解得到的泄洪方案一般在某一时段集中进行泄流设备的启闭和开度调整操作，而集中操作的方式势必会导致出库流量陡增(减)，为避免此类现象可采用选取过渡方案的方法。例如在表4中第一个方案和第二个方案之间增加过渡方案(0， 13， 13， 13， 0， 0)，起始时段为t = 32。如果有实际需要调度人员可根据实际情况合理选取多个过渡方案。
system: [SYSTEM]

user: 5. 结论 为了增强防洪方案的实用性和可操作性，本文提出了泄流设备运行状态变化次数最少的防洪优化调度模型及其求解方法，以泄流设备组合方案作为基本计算单元，通过持续时段数最长选出各阶段的最优方案，其调洪结果为整个调度期内的泄流设备启停计划，以功果桥水库的应用结果表明： 1) 利用模型计算结果中的泄流设备启停计划表可以直接指导洪水调度，能够在满足安全泄洪的前提下，有效兼顾泄流设备操作的经济性和实用性，同时也减轻调度人员的工作量。 2) 编制策略表辅助模型求解，不仅可以保障求解时效，还能化解因泄流设备之间存在普遍差异性使得求解方法难以通用的难题。 3) 通过初始化策略表以及选用过渡方案的方法，能够充分考虑实际工况和人工经验，增加方案的可行性。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 水力发电改变了流量的时空分布规律。电站的运行将使坝下河段水文情势发生变化，给水生生境带来较大的负面影响。关于河流生态需水量确定方法的研究，是水利工程、环境工程等学科的研究热点和难点。经过对相关文献进行的翔实调查与总结，本文对生态需水研究的国内外现状进行了较为详细的阐述，并提出了对未来研究的展望。 关键词 :生态需水，水资源，生态修复，计算方法 Copyright © 2017 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 水利工程的建设改变了水量的时空分布规律，其中以引水式、混合式、以及堤坝式水电站的影响为甚，引水式、混合式水电站引水发电，以及堤坝式电站的调峰运行，都会使电站下游河段的水文情势发生剧烈变化，进而对河道的综合功能造成不利影响，尤其在枯水季节，会使电站下游出现减水河段，甚至脱水河段，河道减脱水给水生态环境带来了较大的负面影响 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] 。另一方面，我国存在相当数量建设较早的电站，这些电站修建时并未对其提出生态基流要求，导致目前大部分河道出现减脱水河段 [ 4 ] 。随着水电开发的不断深入，如不对其产生的上述现象采取有效的措施，此类水生态环境破坏的现象将会大量出现。河道生态需水是针对此开展的生态修复研究的热点。
system: [SYSTEM]

user: 3. 建议与展望 生态需水研究是进行生态用水控制的基础。上述研究现状分析表明，国内外对生态需水的研究在概念、内涵以及研究体系等方面的观点并不统一，理论上尚不完善，计算上也还没有形成普遍适用的方法，生态需水的研究处于理论与计算方法逐步完善的阶段。而在洪水灾害、江河湖泊水污染、河道断流等一系列生态环境问题加剧后，各国对生态需水的研究进一步重视。 目前，国内外的研究主要集中在河流生态需水的涵义及计算方法方面，对于水利工程的生态影响也有所涉及，但由于其研究对象、研究思路和技术手段各不相同，许多关于河流生态系统的概念有很多表达方式，派生了许多相关的理论框架和理念。尤其对于中国而言，从生态需水计算方法的发展过程来看，我国的各种生态需水计算方法研究主要表现出深度不够、研究理论不封闭、定性分析多于定量分析，即使是定量分析也主要集中在宏观大尺度方面。因此，翔实、系统的生态需水定量研究体系还需要进一步研究。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 选取北部湾经济区12测站1961~2011年逐日降水数据，采用降水发生率和贡献率指标，分析汛期(4~9月)各历时降水的时空变化规律，利用Mann-Kendall检验法探讨汛期各历时降水的变化趋势，得出如下结论：汛期降水量占全年降水量80%以上；各历时降水发生率随降水历时增加大致呈指数形式递减，贡献率则先增加后减小；从引发洪涝灾害的角度分析，2~4 d致灾程度最高；各历时降水发生率与贡献率空间差异表现基本一致，均表现为1~2 d、≥10 d差异较大，3~9 d差异较小；各历时降水发生率与贡献率变化趋势表现基本一致，即1 d、≥5 d表现为下降，2~4 d表现为上升。 关键词 :降水发生率，降水贡献率，降水历时，汛期，北部湾经济区 Copyright © 2017 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 降水作为水循环的主要环节和驱动因素 [ 1 ] ，深入了解其结构变化特征有助于分析探讨区域乃至全球水循环的变化规律；为此，国内外学者对区域或全球的降水结构变化特征开展了大量的研究工作。如：Liu等 [ 2 ] 通过气候合成模式探讨了自然因素与人类干预对全球降水结构演变的影响；Allan等 [ 3 ] 采用卫星观测资料研究发现降水极值变化与气温上升存在着明显的联系；Zolina等 [ 4 ] 利用连续湿天历时及强度研究了欧洲降水结构变化特征；宋晓猛等 [ 5 ] 采用发生率和贡献率指标分析了北京地区不同降水历时和等级的时空变化特征。 北部湾经济区(图1)地处我国沿海西南端，由广西南宁、北海、钦州、防城港四个地级市所辖行政区域构成，同时纳入近海沿边的玉林、崇左两市统筹规划建设，陆地国土总面积约7.28万km 2 [ 6 ] 。该区地处华南、西南和东盟经济圈结合部，是我国西部大开发地区唯一的沿海区域，也是我国与东盟国家既有海上通道、又有陆地接壤的区域，区位优势明显，战略地位突出；近十年来，随着中国–东盟自由贸易区建设加快推进，国家高度重视广西沿海地区发展，明确将该区作为西部大开发和面向东盟开放合作的重点区域以及辐射东盟的桥头堡，相关优惠政策也陆续落地 [ 7 ] ；最近几年，在复杂的国际形势下，全国经济下行压力持续加大、区域竞争日趋激烈，而该区却保持逆势上扬，经济发展活力十足 [ 8 ] 。 我国华南地区(广东、广西、福建、海南)常用“汛期”、“非汛期”反映降水的年内差异 [ 9 ] ，汛期(通常指4~9月)降水由于持续时间长，强度大，洪涝、滑坡、泥石流等灾害频发，并造成严重的经济损失和人员伤亡，往往成为研究的热点。本文根据北部湾经济区降水数据统计发现，汛期(4~9月)降水量平均约为1357.88 mm，占全年降水量(约1672.72 mm)的比例为81.18%。因此，研究北部湾经济区汛期降水结构时空演变特征具有重要的理论和现实意义。目前，关于该区降水的研究已做了一些工作，但主要集中于降水量变化趋势及遥联分析 [ 10 ] [ 11 ] 等方面，对汛期降水结构变化的研究较少。本研究基于北部湾经济区日降水资料，运用降水发生率和贡献率指标，从降水历时方面分析该区汛期降水结构的时空变化特征，对于科学认识区域水量平衡、洪涝灾害时空演变乃至生态安全都具有重要意义，也可为指导区域工农业生产及防灾减灾建设提供科学依据。