基于水力学模型的杜家台分蓄洪区运用方案研究

摘要

洪水和灾害之间往往有着密不可分的联系。一方面，洪水以其自然的力量，塑造了洪积扇和由冲击平原，这是人类社会经济发展的基础；另一方面，人类长期以来将洪水视为恶魔，在历史长河中发生了众多非常严重的洪灾事件。由于我国地理位置和气候条件的特殊性，我国长期以来都遭受着洪灾的威胁和影响。我国现今的主要河流的防洪工程体系由水库，河岸堤防以及蓄滞洪区为主组成，在这样的条件下，如何更好发挥和运用蓄滞洪区以抵御流域性的超标准洪灾，是适合我国国情的洪水风险管理思路，也是当前实际工程运用时所要考虑的关键问题。
　　杜家台分蓄洪区不仅是汉江下游唯一的分蓄洪工程，也是长江中游河段防洪体系的重要组成部分，由于其上游和汉江相连、出口处和长江相接，其任务是分蓄汉江和长江发生特大洪水时蓄洪一定洪量的洪水，并且还有对当地的渍涝水进行排泄这样的任务，是保护汉江下游河段的重要力量，也是武汉市防洪安全的可靠保障。自1956年投入运用以来，杜家台分蓄洪区安全运用数十次，是我国分洪运用最为频繁、运用效益极为显著的蓄滞洪区之一。因此，本文重点关注了杜家台分蓄洪区，结合防洪整体规划在汉江中下游的作用、研究区实测数据及实地考察成果，通过比较常见水力学模型最终选用了MIKE11、MIKE21模型进行水力学模型建模，在分析防洪现状的基础上进行了计算方案设计，主要针对1935年型百年一遇汉江洪水、1935年型之外的20年一遇汉江洪水、1998年型螺山站最大流量7万立方米每秒、8万立方米每秒的长江洪水等4种水情条件建立了水力学模型，并结合工程实际、实践运用和最新水情等对蓄滞洪区运用、洪水演进进行了分析和探讨。
　　主要的研究成果有：
　　1）汉江发生1935年型洪水时，杜家台大部分都运用，分洪淹没范围大，洪灾损失大。历史洪水也造成了类似的后果。
　　2）对于发生35年型之外的汉江20年一遇洪水，模型分析结果表明，在汉口水位不超过25m时，杜家台分流1500m3/s是可以安全行洪的，超过2000m3/s则下段堤防有溃堤的风险；
　　3）对于长江特大洪水，模型分析的结果表明，运用杜家台分洪会造成巨大的淹没损失。98年洪水时杜家台未能启用，整个分洪工程从未经过长江洪水的检验，模型可靠性有待进一步检验。

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1 绪论

1.1研究背景及意义

1.2蓄滞洪区概况

1.3国内外研究现状

1.4本文研究内容及技术路线

2 杜家台运用存在的问题浅析

2.1杜家台分蓄洪区

2.2杜家台分蓄洪区运用存在的问题浅析

2.3 本章小结

3 杜家台分蓄洪区水力学模型构建与验证

3.1水力学模型选择及简介

3.2模型研究范围

3.3 模型构建

3.4 参数率定和验证

3.5 本章小结

4 杜家台分蓄洪区分洪条件及过程设计

4.1 计算方案设计

4.2 水力学模型计算条件

4.3 本章小结

5 基于水力学模型的杜家台运用方案研究

5.1杜家台洪道行洪能力及分流运用方案研究

5.2汉江来水条件下杜家台分洪运用方案研究

5.3长江来水条件下杜家台分洪运用方案研究

5.4 本章小结

6 总结和展望

6.1总结

6.2展望

致谢

参考文献

附录1： 攻读硕士学位期间发表的论文和成果

附录2： 攻读硕士学位期间完成和参与的科研项目