南四湖洪水调控模型及分期汛限水位调整研究

摘要

随着经济社会的快速发展，南四湖流域水资源供需矛盾日趋尖锐，自上世纪80年代以来，南四湖发生了5次重型干湖事件，特别是2002年的湖泊干涸，给南四湖生态系统造成致命打击，引起社会各界广泛的关注。由于受季风气候影响，流域降水量年内年际变化大，年降水量的70％～80％集中在汛期6～9月份的1～2场降雨过程，因此，对这1～2场洪水过程的控制程度，就直接决定了全年的水资源供需情势。长期以来，人们从防洪保安的角度出发，秉持“入海为安”的洪水治理理念和治水手段，使得原本就不富裕的水资源量，在汛期快速下泄。根据1956～2000年资料统计分析，南四湖流域多年平均外排水量在17.2亿m3以上，并以汛期以集中泄洪形式排泄。
　　 本课题立足于缓解南四湖流域水资源供需矛盾、改善生态环境，综合运用水文学、水文气象学、水文统计分析、水资源系统分析、风险分析等理论和方法，开发了湖泊洪水演进、湖区控制工程（二级坝）分期汛限水位调整两个支撑南四湖流域洪水资源利用潜力挖掘的模型，为提高流域水资源安全保障能力提供理论依据和科技支撑。
　　 南四湖洪水调控模型将南四湖分成南阳湖、独昭湖和微山湖三个串联湖，三湖之间的窄浅段作为两个平原河道，概化并建立了“三湖两河”洪水调控模型。将南四湖概化成一树状河网，用圣维南方程组来描述洪水的运动规律，选择Preissmann四点隐式格式对其进行离散，建立了南四湖水动力学洪水调控模型。
　　 南四湖分期汛限水位调整将南四湖流域的汛期划分为三个期，分别为前汛期（6月1日～6月30日）、主汛期（7月1日～8月20日）和后汛期（8月21日～9月30日）。根据50年一遇入湖设计洪水调洪计算，当后汛期汛限水位从34.2m抬高至34.5m时，调洪高水位由37.00m上升至37.07m。后汛期抬高汛限水位对兴利效益的增加具有明显作用，当后汛期汛限水位由34.2m抬高至34.5m时，非汛期蓄满率可由3.70％提高至25.93％。利用多目标模糊识别决策法对汛限水位调整方案进行综合评价，推荐南四湖后汛期汛限水位抬高至34.35m，而其它分期维持不变，在该方案下，后汛期汛限水位较现状抬高15cm，可增加兴利库容0.894亿m3。

目录

声明

摘要

第一章 概述

1．1 研究背景

1．1．1 南四湖流域洪水资源开发利用的需求分析

1．1．2 南四湖流域资源开发利用的可行性分析

1．2 总体研究目标与研究内容

1．2．1 研究目标

1．2．2 南四湖洪水调控模型研究内容

1．2．3 南四湖分期汛限水位调整研究内容

第二章 南四湖流域概况

2．1 自然地理

2．2 社会经济

2．3 河流水系

2．4 水文水资源

2．5 洪涝灾害

第三章 南四湖洪水调控模型研究

3．1 洪水演进模拟方法探讨

3．1．1 水动力学方法

3．1．2 水文学方法

3．2 “三湖两河”调控模型建立

3．2．1 水量平衡方程

3．2．2 辅助曲线

3．2．3 改进的“三湖两河”模型

3．3 基于水动力的洪水调控模型建立

3．3．1 河网概化

3．3．2 模型基本方程及其离散

3．3．3 边界条件

3．3．4 模型参数分析与率定

3．4 模型分析验证

3．4．1 模拟条件

3．4．2 “三湖两河”模型模拟结果

3．4．3 改进“三湖两河”模型模拟结果

3．4．4 水动力模型模拟结果

第四章 南四湖分期汛限水位调整研究

4．1 南四湖流域汛期分期研究

4．1．1 汛期分期方法

4．1．2 南四湖流域汛期分期

4．2 南四湖汛限水位调整的风险分析

4．2．1 南四湖年最大设计洪水

4．2．2 调洪高水位计算

4．3 南四湖汛限水位调整的效益分析

4．3．1 基本资料

4．3．2 长系列模拟调度原则

4．4 南四湖汛限水位调整的综合评价

4．4．1 多目标模糊识别决策法

4．4．2 南四湖汛限水位调整的风险效益综合评价

第五章 取得的主要研究成果

5．1 南四湖洪水调控模型研究成果

5．2 南四湖分期汛限水位调整研究成果

第六章 总结与建议

6．1 总结

6．2 建议

致谢

参考文献

学位论文评阅及答辩情况表