黄河内蒙段凌汛成因分析及封开河日期预报模型研究
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摘要
冰冻是寒冷地区普遍存在的一种自然现象,而凌汛则是河道里的冰凌对水流的阻力作用而引起的一种涨水现象。河流中的冰凌不仅直接影响到冬季的航运、交通、引水发电、给排水等水利工程建设事业,而且当冰凌严重阻塞河道时,往往会导致凌洪泛滥成灾,给人民生命财产带来重大损失。
     黄河流域面临两类洪水的威胁,即暴雨洪水和冰凌洪水。冰凌洪水突发性强、涨势猛、持续时间长、冰凌运行规律较难掌握,产生的灾害有时更甚于暴雨洪水。黄河凌汛主要发生在石嘴山至头道拐的内蒙河段和下游的山东河段。黄河上游的内蒙古河段,每年冬春季节都有不同程度的冰害发生,较大范围的淹没损失平均二年一次。由于近几年来气温的变化、人类活动、河床冲淤等流域环境的变化,使得凌汛的威胁不仅依然存在,而且发生冰害的河段有所增多,影响范围随之扩大。
     黄河内蒙段几乎每年产生凌汛,这是由于它的特殊的地理位置、水文气象条件、河道特性决定的。首先,内蒙段地处黄河流域最北端,海拔高程千米以上,河道流向自南向北,其上游甘肃、宁夏段温度高,内蒙段温度低,故河道流凌封冻由内蒙段溯源而上,解冻开河则由甘肃、宁夏段逐渐向下发展。其次,内蒙段处于内陆地带,离海洋距离远,暖湿气流难以到达,常为蒙古高压控制,呈典型的大陆性气候,年降水量少,夏季盛热短暂,冬季严寒漫长,河流结冰期长达4-5个月,大部分为稳定封冻河段。第三,内蒙段成几字型大弯曲,其间浅滩弯道叠出,坡度变缓,逶迤曲折,河中多夹心滩,分流窜沟,解冻开河时,常在河道的曲湾或山宽变窄的狭窄段产生凌汛。因此,在研究影响河流冰情的热力因素、动力因素、河势因素的基础上,进行凌汛成因分析并对封河日期、开河日期的预报模型做深入探讨,既有理论价值,也有应用意义。
     本论文首先回顾黄河全流域的历史发展和水文现状,其次对影响黄河内蒙段凌汛的三大因素(热力因素、动力因素、河势因素)进行详细的理论分析,接着又运用大连理工大学陈守煜教授提出的中长期水文预报模糊聚类理论与模型、模糊模式识别神经网络预测
    
    模型与方法对黄河内蒙段沿线各站的封河日期、开河日期进行模拟
    预报,精度高,结果令人满意,最后列出在论文编写过程中遇到的
    各种疑难点与读者共同探讨,期望读者反馈宝贵信息,以使后续的
    研究工作更有深度与广度。
Freezing is a general phenomenon in the cold area. Ice flood is a rise of water when ice is hindered in river course. Ice will not only influence shipping, transportation, hydraulic power, water and sewage, but also lead to ice flood and cause huge losses when ice blocks the river course severely.
    There are two kinds of flood: rain gush flood and ice flood. Ice flood is sudden, speedy, permanent, disastrous. It exists in the Inner Mongolia Reach and in the ShanDong Reach of the Yellow River. Every year ice flood is frequent in the Inner Mongolia Reach. In recent years it is more severe because of temperature changes, mankind activities, scouring and silting.
    The special geographical position, hydrometeorological condition, river course characteristics are main reasons for ice flood. Firstly, Inner Mongolia Reach lies in the top north of the Yellow River. It flows from south to north. The temperature of upper reach is higher than that of lower reach, therefore, the river freezes up from lower reach to upper reach and breaks up from upper reach to lower reach. Secondly, Inner Mongolia Reach lies in inland area. It is far from ocean and controlled by Mongolia high-pressure. It belongs to the continental climate. Annual rainfall is little. Summer is hot and short. Winter is cold and long. Ice period remains four or five months. Thirdly, there are many river bends and shoals in the Inner Mongolia Reach. Ice flood will occur in these places at the break-up time. It is valuable and meaningful to make factor analysis for ice flood and model research for freeze-up time and break-up time.
    The thesis reviews the historic and present situations of the Yellow River, makes factor analysis for ice flood, simulates and forecasts freeze-up time and break-up time on the basis of fuzzy set theory. The results are reasonable and precise. In the end, the knotty problems are given to obtain feedback information for the future researches.
引文
1 汤奇成,熊怡等.中国河流水文.北京:科学出版社,1998
    2 丁晶,邓育仁.随机水文学.成都:成都科技大学出版社,1988
    3 郭敬辉,汤奇成.关于中国河流动态类型及其区划的初步研究,地理集刊,12号.北京:科学出版社,1982
    4 黄河水利委员会工务处,清华大学水利工程系.黄河下游凌汛.北京:科学出版社,1979
    5 焦得生,杨景斌,贺伟程,金懋高.中国水资源评价概述.水文,1986(5)
    6 李钜章.FUZZY分级统计.模糊数学,1982,(4)
    7 南京大学地理系,北京大学地理系编.普通水文学.北京:人民教育出版社,1978
    8 水利电力部水文局.中国水资源评价。水利电力出版社, 1987
    9 叶永毅.黄河的洪水.地理学报,1985,22(4)
    10 叶青超主编.黄河流域环境演变与水沙运行规律研究.山东科学技术出版社,1994
    11 水力电力部水文水利调度中心编印.黄河冰情.1984
    12 内蒙古自治区水利局.内蒙古自治区黄河凌汛成因及其防治.1980
    13 陈守煜.模糊水文学.大连理工大学学报,1988(1)
    14 陈守煜.系统模糊决策理论与应用.大连:大连理工大学出版社,1994
    15 陈守煜.工程模糊集理论与应用.北京: 国防工业出版社, 1998
    16 陈守煜.模糊水文学与水资源系统模糊优化原理.大连:大连理工大学出版社,1990
    17 陈守煜.水文水资源系统模糊识别理论.大连:大连理工大学出版社,1992
    18 王本德.水文中长期预报模糊数学方法.大连:大连理工大学出版社,1993
    19 陈守煜.模糊识别,决策与聚类理论模型.模糊系统与数学,1991(2)
    20 陈守煜,赵瑛琪.论状态特征值,数学及其应用文集.北京:气象出版社,1995
    21 陈守煜.模糊模式识别神经网络预测理论.中国学术期刊文摘,1996(11)
    22 陈守煜.模糊优选神经网络多目标决策理论.大连理工大学学报,1997(6)
    23 邱林,陈守煜.模糊模式识别神经网络预测模型及其应用.水科学进展,1998.9
    24 陈守煜,聂相田.模糊优选神经网络模型及其应用.水科学进展,1999.10
    
    
    25 陈守煜.中长期水文预报综合分析理论模式与方法.1997.8
    26 邱林,聂相田.模糊模式识别神经网络预报模型的最速下降-共厄梯度算法及应用.
    27 焦李成.神经网络系统理论.西安电子科技大学出版社,1990
    28 长江流域规划办公室主编.水文预报方法.水利出版社,1982.
    29 水力电力部主编.水利动能设计手册,防洪分册.水利电力出版社,1988
    30 崔家骏,蔡琳,辛国荣等.黄河防洪防凌决策支持系统研究与开发.黄河水利出版社,1998
    31 陈文伟.决策支持系统及其开发.清华大学出版社,1996
    32 刘培斌,耿文成,孙东坡等.河流工程问题数值模拟.黄河水利出版社,1999
    33 黄河万家寨水库凌汛期运用方式研究项目组.黄河万家寨水库凌汛期运用方式研究报告汇编,2001
    34 黄河水利委员会水文局.黄河上游实用冰情预报数学模型及优化水库防凌调度研究,1998
    35 金光炎.水文水资源随机分析.中国科学技术出版社,1993
    36 水利电力部黄河水利委员会治黄研究组.黄河的治理与开发,1984
    37 杨位钦,顾岚.时间序列分析与动态数据建模.北京工业学院出版社,1987
    38 朝伦巴根,刘廷玺等.水文水资源水环境管理系统,1992
    39 左大康.黄河流域环境演变与水沙运行规律研究文集,1992
    40 朝伦巴根,高新科.计算机数值方法.水力电力出版社,1994
    41 朝伦巴根,高新科.计算机数值方法程序集.内蒙古农业大学,1995
    42 朝伦巴根.水资源系统工程.内蒙古农业大学,1989
    43 杨升全,刘小红.“寒潮特征法”封河预报探讨.人民黄河,1996.12
    44 孙保沭.黄河下游封河预报模型的研制.华北水利水电学院学报, 1995.1
    45 杨赉斐.黄河上游冰情及其研究.西北水电,1997.2
    46 李善征译.河冰数学模型.北京水利科技,1990.2
    47 匡风娣译.不同预见期的冰情预报.北京水利科技,1990.2
    48 李旭阳,徐剑峰,李红人.伊敏河冰情数值预报方法.水文,1992.5.
    49 张学成.河流封冻日期长期预报的MMFA模型.冰川冻土,1994.16
    50 徐剑峰.黄河内蒙段凌洪灾害及防凌减灾对策.冰川冻土,1995.17(1)
    51 李海英.黄河内蒙段凌汛期流量预报方法浅析.人民黄河,1992.3
    52 顾明林.黄河内蒙段凌汛期河槽水量变化规律分析.人民黄河,1993.6
    
    
    53 蔡琳.黄河防凌工作50年.人民黄河,1996.12
    54 霍世青,李振喜.近十年黄河下游凌情特点分析.人民黄河,1997.7
    55 魏向阳,蔡彬.黄河下游凌汛成因和防凌对策研究.人民黄河,1997.12
    56 吴致尧,邓盛明.黄河治理开发规划概要.水利规划,1992.4
    57 肖迪芳.俄罗斯河流冰厚计算和预报的进展.水文科技情报,1992.4
    58 王晓东,李旭东.刘家峡、三门峡水库凌汛期联合调度分析.治黄科技信息,1993.6
    59 刘红宾.利用引黄涵闸分水防凌可行性分析.治黄科技信息,1992.6
    60 王平义,蔡金德.冰覆盖下河道水流特性及床面高程的研究.人民黄河,1993.4
    61 薛长兴,乔西现.黄河凌汛期水量调度的几个问题.人民黄河,1991.5
    62 巢孝松.黄河上游冰情变化与水库调度关系.人民黄河,1991.6
    63 邢芳,林明恢.1991-1992年凌汛期刘家峡、三门峡水库的水量调度简述.人民黄河,1992.6
    64 汪上和.俄罗斯的冰情研究及其成就.人民黄河,1994.3
    65 刘晓岩,刘红宾.1992年黄河内蒙段封河期堤防决口原因分析.人民黄河,1995.11
    66 彭梅香,薛玉杰.黄河下游地区近十年暖冬的成因分析.人民黄河,1997.3
    67 辛国荣,崔家骏.黄河防洪防凌决策支持系统的研制与开发.人民黄河,1997.3
    68 陈赞廷,可素娟.建立黄河下游冰情数学模型优化三门峡水库防凌调度的研究.冰川冻土,1994.16(3)
    69 李振喜.黄河下游冰情预报方法简述.治黄科技情报,1993.1
    70 高树文.封冻期和春汛期河道流量预报.吉林水利,1990.11
    71 孙武林.厄尔尼诺与黄河上游降水及流量.龙羊水电,1990.1
    72 蓝永超,康尔泗,杨文华.黄河上游径流预报的灰色拓扑方法.冰川冻 7土,1997.19(14)
    73 靳国厚,高霈生,吕斌秀.明渠冰情预报的数学模型.水利学报,1997.10
    74 陈建国,曾庆华,王兆印.冰盖流的水流结构.水利学报,1993.2
    75 陆正毅,李彬.万家寨水利枢纽对上下游冰情影响的分析研究.水文,1996.3
    76 隋觉义,周亚飞.冰盖前缘处冰块下潜临界条件的研究.水利学报,1993.10
    77 王文才.80年代黄河下游凌情分析.人民黄河,1992.5
    
    
    78 赵亚安,侯素珍,李勇.80年代黄河上游宁蒙河道的冲淤简况.人民黄河,1992.4
    79 杨赉斐.黄河宁蒙河段凌汛洪水流量分析研究.西北水电,1991.2
    80 陈希嫒.国内外江河冰情研究的发展与展望.水文科技情报,1990.3
    81 茅泽育,董曾南.河冰数学模报研究综述.水力发电,1996.12
    82 贾怀森.龙羊峡和刘家峡水库联合调度问题探讨.人民黄河,1997.11
    83 郭姚生,李滨江.用灰色系统理论预测松花江佳木斯冰坝.东北水利水电,1997.5
    84 李振喜,霍世青.黄河桃汛洪水预报模型.人民黄河,1993.6
    85 隋觉义,方达宪.江河冰塞糙率的分析研究.水利学报,1993.8
    86 李红人,李致家,贺禄南,冯立亚.黄河凌期三库联合实时调度研究.水文,1993.1
    87 隋觉义,方达宪,周亚飞.黄河河曲段冰塞水位的分析计算.水文,1994.2
    88 安增美.黄河下游凌情分析及小浪底枢纽防凌作用.人民黄河,1993.3
    89 黑龙江上游冰坝成因及预防措施.治黄科技信息,1993.6
    90 是嘉兴.内蒙红山水库冰面蒸发的实验研究.水文,1992.1
    91 孙肇初.黄河河曲段1982.1凌灾成因分析.人民黄河,1990.1
    92 王军.冰盖前缘处冰块稳定性研究.人民黄河,1997.1
    93 肖迪芳,朱文生.嫩江上游冰坝成因及预防方法.东北水利水电,1997.1
    94 隋觉义,方达宪.水内冰冰塞堆积演变的研究.水利学报,1994.8
    95 金光炎.水文频率分析述评.水科学进展,1999.3
    96 陈开德.P-Ⅲ型分布φ值的样条函数拟合及插值计算.西北水电,2000.1
    97 余达征,索丽生.关于防洪调度智能决策支持系统的分析与设计.水文,1992.2
    98 王军.冰塞下冰块起动分析.水文,1999.2
    99 金光炎,张君友,项婷岚.数据处理中统计表格的公式化.水文,1999.2
    100 周桦.视窗式水文数据库系统的探讨.水文,1999.2
    101 郑昱,张闻胜.基于小波变换的水文序列的近似周期检测法.水文,1999.6
    102 张闻胜,王银堂.时间序列分解模型在水文要素中长期预报中的应用.水文,2001.1
    103 杨荣富,丁晶.神经网络模拟降雨径流过程.水利学报,1998.10
    104 赵永龙,丁晶.相空间小波网络模型及其在水文中长期预测中的应用.水科学进展,1998.9
    
    
    105 吴瑕,杨金忠.区域地下水的具有时变特性的预报模型.中国农村水利水电,1999.4
    106 寇志强,王彦成.卫星遥感信息与微机技术应用于黄河防凌工作初探.内蒙古水利,1999.4
    107 魏敏.三盛公水利枢纽的凌汛及防凌技术措施.内蒙古水利,1999.4
    108 李润梅.谈内蒙古水文资料整编.内蒙古水利,1998.1
    109 周文德,张武忠.黄河三盛公水利枢纽及巴盟地区防凌减灾研究.内蒙古水利,1998.4
    110 可素娟,吕光圻,任志远.黄河巴彦高勒河段冰塞机理研究.水利学报,2000.7
    111 刘国东,丁晶.BP网络用于水文预测的几个问题探讨.水利学报,1999.1
    112 钟登华,王仁超,皮钧.水文预报时间序列神经网络模型.水利学报,1995.2
    113 郝守英,翟家瑞.1998-1999年度黄河内蒙古河段凌情及万家寨水库对防凌的影响.人民黄河,1999.6
    114 郑文兴,罗义贤.黄河上游水库对宁夏河段防洪防凌及灌溉的影响与对策.人民黄河,1998.6
    115 可素娟,王玲,杨向辉.1997-1998年度黄河内蒙古河段凌汛特点及成因分析,人民黄河,2000.1
    116 黄明,余达征,王明海.防洪调度智能决策支持系统的研究现状及问题.人民黄河,2000.1
    117 可素娟,钱云华,杨向辉.1999-2000年度黄河宁蒙河段及万家寨水库凌情分析.人民黄河,2000.5
    118 徐剑峰.黄河内蒙段的冰情预报.人民黄河,1989.1
    119 周振江,杨国录等.Fortran与VB混合编程的研究.武汉水利电力大学学报,1999.2
    120 白子岩.模糊模式识别法在中长期预报中的应用.水利水电技术。1999.2
    121 余达征,索丽生.数据仓库技术及其在防洪调度智能决策支持系统中的应用.水利水电技术,1999.2
    122 陈文琴,詹平.散乱分布数据集的插值及等值线绘制.中国农村水利水电,1998.6
    123 Ettema R. Jam initiation on unobstructed channels: laboratory
    
    observations. Journal of Hydraulic Research, 1990. 28(6)
    124 Crissman R D. An on-line early warning system for ice jams and stoppages on the upper Niagara River. Journal of Hydraulic Research. 1990. 29(6)
    125 Shen H T. Dynamic transport of river ice. Journal of Hydraulic Research, 1990. 28(6)
    126 Starosolszky . Effect of river barrages on ice regime. Journal of Hydraulic Research, 1990. 28(6)
    127 Daly S F. Stability of floating and submerged blocks. Journal of Hydraulic Research, 1990. 28(6)
    128 Ferrick M G. Analysis of river ice motion near a breaking front. Canadian Journal of Civil Engineering , 1992. 19(4)
    129 Thomson N R. A sensitivity method for ice floes trajectory calculations. Canadian Journal of Civil Engineering , 1992. 19(4)
    130 Barrett C B.The development of the Nile hydrometeorological forecast system. Water Resources Bulletin, 1993. 29(6)
    131 Tsang G. Laboratory study of frazil distribution in a flow. Canadian Journal of Civil Engineering , 1994. 21(4)
    132 Urroz G E. Small-scale experiments on ice-jam initiation in a curved channel . Canadian Journal of Civil Engineering, 1992. 21(5)
    133 Walker J F. Methods for measuring discharge under ice cover. Journal of Hydraulic Engineering , 1994. 120(11)
    134 Sinokrot B A. Stream water-temperature sensitivity to weather and bed parameters. Journal of Hydraulic Engineering , 1994. 120(6)
    135 Shen H T. Under cover transport and accumulation of frazil granules. Journal of Hydraulic Engineering , 1995. 12(2)
    136 Bae D H. Operational forecasting with real-time databases. Journal of Hydraulic Engineering, 1994. 12(12)
    137 Berry B L . Prediction of natural climatic changes till 2060. Canadian Water Resources Journal, 1993. 18(4)
    138 Stanley S J. Probability analysis of historical ice jam flood data for a complex reach . Canadian Journal of Civil Engineering,
    
    1992. 19(5)
    139 Matousek V. Ice jams and flood control on the Berounka river.Journal of Hydraulic Research, 1990.28(6)
    140 Cayan D R. The influence of precipitation and temperature on seasonal streamflow in California. Water Resources Resources Research, 1993.9(4)
    141 黄河水利委员会水文局.流冰、封河、开河成因及其预报模型研究.2002.1
    142 水利水电科学研究院.河道冰塞和冰坝的数值模拟.2001.12

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