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白洋淀水位混沌特性分析及补水方案研究

标题: 白洋淀水位混沌特性分析及补水方案研究
作者: 尹健梅
出版时间: 2008-01-01
所在大学: 河北农业大学
关键词: 白洋淀,水位混沌特性,补水方案,蓄水量变化,控制措施,生态环境
论文级别: 硕士
学位: 学位论文
导师: 程伍群%梁宝成
专业: 水利水电工程
提交时间: 2008
摘要: 白洋淀对维持华北平原生态平衡具有重要意义,近年由于干旱和污染的双重威胁,白洋淀湿地一直面临干淀危机。随着流域上游水资源过度开发和气候干旱,干淀频繁出现,生态环境恶化,淀泊萎缩,湿地面积减少,生物多样性遭到破坏。因此,对白洋淀蓄水量的变化规律进行分析研究和预测,并采取相应的措施进行控制具有重大的理论和现实意义。 本文主要研究内容有以下几个方面:(1)通过分析从上世纪50年代以来白洋淀的入淀水量、水位过程、白洋淀流域降雨、出淀水量过程及蒸发和入渗等长系列资料,降雨与蒸发总体呈减少趋势,但白洋淀湿地的水资源退化主要是上游入淀径流减少造成的,水位总体趋势走低,自身抗干淀的能力大幅度下降,从水量上已经出现退化趋势。因此,为了维持白洋淀的生态平衡,缓解干淀危机,必须进行人工调水干预。(2)水文要素的混沌分析除了水位,涉及径流、洪水、降雨、地下水等各个方面。本文重点对水位这一水文要素进行了混沌特性研究。以白洋淀日水位时间序列为对象,基于混沌理论,采用功率谱法、最大Lyapunov指数法、Kolmogorov熵法对白洋淀日水位序列进行了混沌分析,并就参数延迟时间和嵌入维数展开重点讨论。由于白洋淀的水位水量存在确定的关系,因此水量和水位具有同样的混沌特性。(3)在分析白洋淀日水位序列混沌特性的基础上,阐述混沌预测理论,并采用最大Lyapunov指数法和混沌RBF神经网络法分别对白洋淀日水位时间序列进行预测,并对两种方法进行比较,结果表明最大Lyapunov指数法的误差最大,混沌RBF神经网络法较优。(4)对白洋淀补水方案进行了研究时,明确了以下几个基本概念:生态干旱、生态适宜水位、生态干旱识别期、生态特征水位、高频水位等;运用随机统计方法结合实地调查,确定了白洋淀的汛期、非汛期及周年的生态适宜水位,指出了白洋淀的生态干旱识别期和表示不同生态水平的白洋淀生态特征水位,针对不同的特征水位提出了白洋淀生态补水方案,并分析了不同补水方案的效果,为合理确定白洋淀补水方案提供了理论支持。 本文对白洋淀各水文要素进行了系统的、全面的深入分析,并进行了水位预测与补水方案的研究,为白洋淀制定科学的管理原则,更合理的配置白洋淀水资源,缓解生态危机,保护白洋淀的生态环境,为调水补淀等提供依据。