三峡消落带及库区特征参数时空分布研究

论文摘要

三峡水库建成以后,随着水库水位的季节性涨落,在水库周边将形成垂直落差超过30m的消落带,消落带可能带来一系列的生态环境问题,比如泥沙淤积、地质灾害、水土流失和水质污染等。另外,消落带地区人口密集,面积广大,因此,对消落带进行管理,保护生态环境,并在环境容量下合理利用土地具有重要意义。本文基于1:5000河道数字地形资料和1:25万数字地形资料,利用ArcEngine组件,将GIS技术和水动力学模型相结合,初步建立了消落带信息管理系统。此系统实现了基本的GIS功能,可针对三峡库区不同时刻的具体水面线系列所形成的消落带进行空间分布统计分析,并可根据淹没面积的时间分布进行分类统计。在此基础上,针对水库现行调度方式和多汛限调度方式水库消落带的时空分布进行了统计分析。结果表明,多汛限方案总体上减少消落带面积约14%,两种方案水位波动面积相差不大。对于缓解消落带的环境问题有利。水库容积是衡量水库性能的重要指标之一,库区的河道大断面数据是水动力学数值模拟的基本地形资料。水库容积的准确性和库区计算大断面的代表性直接关系到水库调洪计算成果的精度,对水库防洪调度方案的设计、发电与航运管理、移民以及水库泥沙淤积等方面的研究成果的可靠性均有显著影响。本文基于1:5000河道数字地形资料,对三峡静库容进行了校核,并对三峡库区水动力学模型的计算断面代表性进行了校核分析。从本次计算结果来看,三峡水库设计阶段所采用的静库容值偏小,而且三峡泥沙和水流数学模型计算所用部分断面代表性不高,为进一步提高水动力学模型精度,计算断面需要一定的加密和调整。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 消落带的研究现状
• 1.2.2 GIS 在水利行业的相关应用
• 1.3 本文主要工作内容
• 第二章 库区概况和所用基本数据
• 2.1 库区概况
• 2.1.1 地理环境概况
• 2.1.2 水库移民
• 2.1.3 生态环境面临问题
• 2.2 基础数据
• 第三章 GIS 相关技术综述和数据处理
• 3.1 GIS 组件技术
• 3.2 GIS 的内部数据结构
• 3.3 Arcgis 的空间分析
• 3.3.1 DEM 和TIN 的表面分析
• 3.4 数字高程模型
• 3.5 数据的预处理
• 3.5.1 数据转化和图幅拼接
• 3.5.2 投影转换
• 3.5.3 等高线数据和坡度图的生成
• 第四章 系统总体设计和实现
• 4.1 系统设计目标
• 4.2 系统设计原则
• 4.3 系统框架
• 4.4 系统开发主要技术
• 4.4.1 地图数据和空间属性数据的关联
• 4.4.2 地形数据的存储和读取
• 4.4.3 生成水库淹没范围
• 4.5 系统实现功能
• 4.5.1 地图基本操作
• 4.5.2 水库消落带的统计查询
• 4.5.3 水库淹没范围的显示
• 4.5.4 淹没时间范围统计
• 4.5.5 库容曲线和断面分布
• 第五章 不同运行方案下三峡水库消落带的时空分布
• 5.1 不同的水库运行方案
• 5.1.1 水库现行调度方案
• 5.1.2 多汛限调度方案
• 5.2 消落带的时空分布
• 5.2.1 消落带的空间分布
• 5.2.2 消落带的淹没时间范围统计
• 5.3 波动带的分布
• 5.4 结论
• 第六章 水库库容与断面地形空间分布
• 6.1 水库库容的测算方法
• 6.1.1 传统库容量算方法在工程中的应用
• 6.2 断面加密
• 6.3 断面比较
• 6.4 库容计算结果
• 6.4.1 断面法计算水库库容
• 6.4.2 DEM 计算库容
• 第七章 结论
• 7.1 本文所做工作
• 7.2 研究展望
• 附录 A 三峡水库主河道深泓线
• 附录 B 三峡水库主河道沿程河道宽度（高程190m）
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果