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桂林市是国内外著名的旅游城市,流经桂林市区的漓江是桂林山水的精华所在。已事关桂林市城区社会经济可持续发展的漓江流域上游区,集水面积小,降雨时空分布不均,其自身径流调节能力偏弱;由此导致的汛期洪涝灾害频繁,枯水期严重缺水问题成为制约社会经济可持续发展的瓶颈。联合拟建的斧子口水库、川江水库、小溶江水库及现有水利工程条件,通过合理的水库群联合调度,可以实现桂林市水资源的优化配置。
本文的研究区界定为漓江流域上游(即桂林水文站以上部分),集雨面积为2769km2。利用现有地形图、各气象台站的月均降水量以及桂林水文站的月平均流量等相关资料,对变化环境下漓江流域上游的水文过程进行初步研究。采用回归分析法、Mann—Kendall秩次相关检验法、有序聚类分析法、均值检验法对漓江桂林水文站降水-径流时间序列的演变进行综合研究,探索环境变化对漓江流域上游径流变化的影响,发现漓江流域上游径流量以及降水量均呈现上升趋势。在论证实施补水工程必要性的基础上,建立需补水量和需补水天数的BP神经网络预测模型,应用1985~2001年的需补水量和需补水天数进行模型验证,结果较好。以1998年特大洪水为例,根据现有的青狮潭水库防洪任务,以桂林水文站为控制断面,按照最大削峰原则建立了青狮潭水库的防洪优化调度模型,并运用粒子群算法进行模型求解,得到青狮潭水库优化调度后的下泄流量过程线,对比实际水文过程线可知,优化调度后青狮潭水库的下泄过程避开了桂林水文站的洪峰过程,有效削减了下游桂林水文站的洪峰流量,减轻了桂林市区的防洪压力。在此基础上,分析了斧子口水库、川江水库和小溶江水库建成后,研究区内的水库群联合防洪调度原则和蓄泄规则。
在对各水利工程补蓄水进行详细研究的基础上,本文对漓江流域的生态蓄水工程进行了分析,认为要从本质上解决漓江流域上游的枯季缺水和汛期洪灾问题,需要在兴建水利枢纽工程的同时应加强生态工程建设。通过森林生态过程的实施,将漓江流域上游水源林区达到涵养水源的最佳状态,预期可将漓江流域上游枯期的径流量增加4m3/s。根据水生态完整性评价方法计算所得的环境流量下限值,按照满足枯水期最小目标流量的原则建立了不同补水目标流量(56m3/s和60m3/s)下的水库群联合生态调度模型,调度方案合理,且各水库均预留有较大的可调节库容,可以应对特大暴雨及特枯年份。