洞庭湖河湖疏浚对洪水位影响分析.doc

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1、洞庭湖河湖疏浚对洪水位影响分析摘要：洞庭湖是长江中游的重要调蓄湖泊，但由于接纳湘、资、沅、澧四水和长江三口洪水、泥沙，造成淤塞河道湖泊泥沙淤积，洪水位抬高，加重湖区的防洪负担、造成严重的洪涝灾害。根据洞庭湖河湖疏浚规划和典型河段疏挖竣工资料，运用水力学和水文学方法对疏浚前后洪水位的变化进行了分析。关键词：洞庭湖疏浚洪水位影响1问题的提出洞庭湖作为长江中游的调蓄湖泊，不仅是长江中下游防洪体系中的重要组成部份。它不但具有调蓄江河径流、发展航运、渔业和为工农业生产提供丰富水资源等多种用途，而且对调节湖区气候和生态平衡也起着重要作用。由于洞庭湖接纳湘、资、沅、澧四水和长江的松滋河、虎渡河、藕池河三口，

2、每年有大量的泥沙进入洞庭湖，其中约四分之一左右的泥沙由城陵矶注入长江，四分之三则淤积在洞庭湖，1975年与1952年比较，七里湖平均淤积达4m以上，南洞庭湖淤积近2m，东洞庭湖淤积近1m。由于泥沙淤积，造成四口洪道多呈淤积萎缩态势，湖内洲滩滋长、芦柳丛生、滞流阻水严重，进而加速泥沙淤积，并有恶性循环之势。而且由于湖泊萎缩使得水系紊乱，相互顶托干扰。这些问题导致洞庭湖区调蓄容积减少、洪水位不断抬升、江湖关系改变，加重湖区的防洪负担、造成严重的洪涝灾害。因此，加强洞庭湖区河道整治、实施河湖疏浚工程、调整部分河段的河势、改善水流条件、稳定河床、减少泥沙淤积、延长河道寿命是非常迫切的[1~4]。目前洞

3、庭湖河湖疏浚规划已经完成，包括湘、资、沅、澧四水尾闾和松滋河、藕池河、南洞庭湖、东洞庭湖、汩罗江等疏挖总工程量达33876.40×104m3，目前为止已经付诸实施的有约4067.91×104m3。为了客观地反映河湖疏浚对洞庭湖防洪减灾实际效果和作用，必须准确分析疏浚后的洪水位降低效应。2河湖疏浚对典型河段的洪水水位影响分析2.1水力学方法　　水力学法的主要思路是运用洞庭湖水动力学模型，在同样的来水条件下，分别计算疏浚前后（地形和糙率不同）洞庭湖疏浚影响区的洪水水位，通过对水位差值的比较，得出疏浚对河湖洪水水位的影响。洞庭湖水系中，四水及长江三口控制断面以下无流量站控制，区间面积约占洞庭湖水系

4、总面积的20%，与洞庭湖洪水的形成密切相关。本研究洪水演算采用SMS（地表水模拟系统）水力学模型，区间的产流计算采用SSARR（河流综合预报与水库调度模型）水文学模型[2]。2.1.1原理SMS模型(SurfaceWaterModeling12System)是美国陆军工程兵团开发的水力学模型。该模型通过求解二维完全圣维南方程组，求解出计算时间内整个研究区域的水位、流量及二维X、Y方向的水流速度。其显著优点是可以实现一二维水力学模型的结合，这使得我们在建模时可将河道概化为一维单元，湖泊等宽广水面概化为二维单元，实现一、二维水力学模型的有机结合。SMS模型是一个二维浅水方程，方程形式为：上式中：h

5、——研究水体的水深(m)；u、v——水体在X、Y两个方向上的流速；ρ——水体密度；X、Y、T——分别为时间和空间上的坐标；E——水体涡度系数；E下标XX表示水面X方向的涡度系数；下标YY表示水面Y方向的涡度系数；下标XY、YX表示水面切变方向的涡度系数；G——重力加速度；A——河底高程；N——满宁系数；ζ——分向切变系数；Va——风向切变系数；Ψ——风向；ω——地球旋转的角速度；ø——所在地的纬度；SSARR模型是一种概念性河流系统水文预报数学模型，由美国陆军工程兵团河流预报中心20世纪70年代中期研制。它认为降雨径流模型实质上是一个扣损曲线流域模型，在

6、流域内的降雨输入可以转化为径流、土壤含水量的增加和流域蒸散发损失三部分。某一计算时段的径流RGP为流域面平均降雨AWP的百分数ROP可表示为下式：RGP=ROP×AWP考虑蒸散发的各月份变化规律和雨强对径流及蒸散发的影响。利用土壤水分指数SMI和径流百分数的关系，土壤含水量～蒸散发关系，确定土壤水分的最大值SMI，计算各个时段的径流量。根据水量平衡原理土壤含水量-径流关系可用下式表达：SMI2=SMI1+M1+R0-ET1式中：SMI2——时段末的土壤含水量指数；SMI1——时段末的土壤含水量指数；M1——时段内的土壤水分输入；R0——时段内的产生的径流；ET1——时段内的蒸散发指标。对

7、于某一时段来讲，土壤含水量除直接与径流产生有关外，其值的大小一定与时段内的蒸发指标有关，其关系可由下式描述：SMI2=SMI1+(AWP-RGP)-(ETI×DKE×Δt／24)式中：WP——时段内流域平均降雨量；RGP——时段内降雨产生的径流量；ETI——日蒸发量；DKE——日蒸发按降雨条件和土壤含水量的改正率；12Δt——计算时段长。径流计算其实质即为ROP(径流百分数)的确定。模型认为R