基于水文學(xué)模型對洪澤湖周邊滯洪區(qū)洪水演進(jìn)模擬計算

（江蘇省水利勘測設(shè)計研究院有限公司 揚州 225127）

1 引言

洪澤湖周邊滯洪區(qū)位于洪澤湖大堤以西，廢黃河以南，泗洪縣西南高地以東，以及盱眙縣的沿湖、沿淮地區(qū)，大致范圍為沿湖周邊高程12.5m 左右蓄洪墾殖工程所筑迎湖堤圈至洪澤湖設(shè)計洪水位16.0m 高程之間圩區(qū)和坡地。其中地面高程在15.0m 以下的低洼地稱為“洪澤湖周邊洼地”，大部分地區(qū)已圈圩封閉，高程15.0m 以上地區(qū)為崗、坡地，基本未封閉圈圩。

洪澤湖周邊滯洪區(qū)是一個復(fù)雜的大型非恒定水流系統(tǒng)，河湖連通關(guān)系復(fù)雜。以洪澤湖為中心，有多條河流入湖，又有多個出湖口門，分、滯、蓄、泄定量過程中存在諸多困難，水流流向不定，水位流量關(guān)系受水工建筑物控制和洪水漲落影響，蓄滯洪區(qū)洪水吐納等方面的問題均給該地區(qū)洪水演進(jìn)研究帶來難題。本文運用水文學(xué)方法建立洪水?dāng)?shù)學(xué)模型，將河道、湖泊和滯洪區(qū)合并假想為一個大型水庫，根據(jù)已知的水庫庫容曲線、入庫洪水過程線及泄洪建筑物的泄流能力曲線等基本資料，求得出庫水位和下泄流量的變化過程線[1]。

2 水文學(xué)模型原理

首先，由于圣維南方程組很難求得精確解析解，水庫調(diào)洪演算法簡化方程組，忽略洪水入庫至泄洪建筑物間的行進(jìn)時間等因素，僅考慮壩前水位水平面以下的庫容對洪水進(jìn)行調(diào)節(jié)作用，得到水量平衡方程[2]：

式中：Q1、Q2分別為初、末計算時段的入庫流量為計算時段的平均入庫流量；q1、q2分別為初、末計算時段的下泄流量為計算時段的平均下泄流量；V1、V2分別為初、末計算時段水庫的蓄水量；Δt 為計算時段長度，根據(jù)洪水漲落過程變化幅度以及計算精度要求而定。

當(dāng)水庫入庫洪水過程線已知，即Q1、Q2、均為已知，又V1、q1則是計算時段Δt 開始時的初始條件，故式（1）中的未知數(shù)有兩個V2和q2，須增加一個方程才能求解。

假定忽略自水庫取水的興利部門泄向下游的流量，則下泄流量q 是關(guān)于泄洪建筑物泄流水頭H 的函數(shù)。因此，對于某一水庫，在泄洪建筑物的型式、尺寸等條件一定的情況下，其泄流方程為：

又由于H 與庫水位z 有關(guān)，而z 又與庫容V 成函數(shù)關(guān)系，故q 實際上為V 的單值函數(shù)。因此，可將式（2）轉(zhuǎn)換為：

在實際工作中，為方便調(diào)洪計算，可將式（3）繪制成泄流能力曲線q～V。

水庫調(diào)洪計算的基本原理，就是逐時段聯(lián)解式（1）、式（3）兩式，得出未知數(shù)V2與q2。

3 洪澤湖周邊滯洪區(qū)洪水演進(jìn)模擬計算

表1 洪澤湖洪水入湖口位置表

表2 三河閘下泄水位流量關(guān)系表

圖1 洪澤湖100 年一遇洪水入湖過程圖

表3 二河閘下泄水位流量關(guān)系表

表4 高良澗閘下泄水位流量關(guān)系表

表5 洪澤湖及周邊滯洪區(qū)庫容曲線表

圖2 洪澤湖100 年一遇洪水蔣壩水位過程圖

圖3 洪澤湖100 年一遇洪水下泄過程圖

本文主要建立水文學(xué)模型計算洪澤湖周邊滯洪區(qū)在100 年一遇洪水條件下洪水演進(jìn)過程，從洪澤湖蔣壩水位過程、下泄流量變化過程兩個方面進(jìn)行分析計算。

3.1 洪澤湖入湖邊界條件

洪澤湖洪水入湖口主要為淮河干流、徐洪河、池河、懷洪新河、新汴河、新濉河、洪澤湖南北和洪澤湖湖面，入湖控制位置見表1。

模型采用洪澤湖100 年一遇入湖流量過程線作為模型上邊界條件，見圖1。

3.2 洪澤湖出湖邊界條件

三河閘、二河閘、高良澗閘的下泄水位流量關(guān)系作為模型下邊界條件，見表2～4。

模型遵循洪澤湖防洪調(diào)度規(guī)則，在蔣壩水位達(dá)到14.5m 時，洪澤湖周邊滯洪區(qū)啟用滯洪（水文學(xué)模型中庫容曲線為已知條件，達(dá)到滯洪水位時，庫容驟增，模擬滯洪區(qū)啟用效果，見表5）。計算時間為7月2日至8月30日。

3.3 洪澤湖蔣壩水位變化過程

洪澤湖蔣壩水位站靠近洪澤湖主要出湖口門三河閘，通常用蔣壩水位來描述洪澤湖水位，圖2 為洪澤湖在100 年一遇洪水條件下蔣壩水位過程圖，所得數(shù)據(jù)均為日平均水位。

3.4 洪澤湖下泄流量變化過程

洪澤湖主要下泄控制口門有二河閘、高良澗閘以及三河閘，其下泄流量過程見圖3，數(shù)據(jù)結(jié)果均采用日平均流量。

4 結(jié)論

通過水文學(xué)模型的計算，洪澤湖周邊滯洪區(qū)將在7月29日達(dá)到最高水位15.49m，洪澤湖下泄總量為658.3m3。通過建立水文學(xué)模型，可以很好地求出洪澤湖周邊滯洪區(qū)出湖水位與下泄流量的變化過程線，對洪澤湖的調(diào)度運用方法，對入海水道、入江水道的調(diào)度運用方式和工程規(guī)模的確定起到了至關(guān)重要的作用■