澧南垸分洪洪水演进模拟与可视化与蓄洪调度分析

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1、5．4小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．466蓄洪调度方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．486．1防汛调度方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯486．2退洪调度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．⋯⋯527总结与展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．54参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯55附录⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．60致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

2、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．79澧南垸分洪洪水演进模拟与可视化及蓄洪调度研究1．1研究意义及背景1绪论1．1．1研究意义洞庭湖蓄滞洪区是整个长江中下游防洪工程里的重要组成部分。依据《长江防御特大洪水方案》，当洞庭湖区发生非常洪水时，需启用洞庭湖区一般垸及蓄洪垸分蓄超额洪水，以保证洞庭湖区主要城市、交通道路及重点垸的安全。蓄滞洪区设计洪水过程线、分洪洪水淹没水位、范围和容积等水利要素特征是上级水利部门、当地防汛指挥部f'-]N定防洪规划调度方案、分洪闸启用方案及垸内蓄洪调度方案的重要依据。因此，进行蓄滞洪区分洪洪水

3、演进模拟研究，模拟分洪洪水的淹没过程，分析蓄洪水位、容积和淹没面积具有重要意义。1．1。2研究背景1．1．2．1洞庭湖区堤垸概况洞庭湖地区北临长江中游段的荆江，东、南、西三面丘陵环绕，地貌上似“碟形”。在长江泥沙、洪水的持续作用下，洞庭湖水系不断变迁，湖泊面积也在逐渐缩小(退田还湖缓解了这一趋势)。一般可将整个湖泊分为东、南、西三个湖区，“湘、资、沅、澧’’四水注入其中，由城陵矶流向长江。洞庭湖平原土地肥沃，是湖南省重要的商品粮基地【1】。洞庭湖区规划有堤垸215个，其中一般垸180个，蓄洪垸24个，重点垸11个

4、，保护面积12471km2【2】(见图1．1)，相比之下，蓄洪垸的洪涝危险性较重点垸更高，且蓄洪垸的规模与洪涝危险性呈反比【3、4】01．1．2．2洞庭湖区洪水历史变迁1966．1972年，下荆江的沙滩子、上车湾和中洲子3处裁弯，河硕士学位论文段缩短78km，但局部裁弯导致上冲下淤，必然会打破原有的水沙平衡，带来一定的负影响f5】。80年代后，长江的城陵矶至螺山河段，流速减缓，淤沙堆积，河床抬升O．84至1米，水位也相应抬升，城陵矶最高洪水位1954年34．54米，1998年35．94米，洞庭湖出流被阻，边滩逆流

5、，“四水’’下游水位抬高。近些年来，由于受到洪水顶托作用，湘江洪水经长沙而达株洲，澧水上达澧县，沅水已至桃源，资水已达桃江【6】。1949．1995年，湖泊的面积及容积分别从4350km2、293亿rn3缩减至2623km2，167亿m3。水动力学数值模拟计算结果表明：湖泊面积缩小使东、南洞庭湖抬高0．4m以上，西洞庭湖抬高0．85m左右，其抬升洪水位的作用是泥沙淤积的3至9倍r7、81。2003年，三峡水库正式交付使用。2009年，洞庭湖区输沙能力及溢洪能力大约提高了26．5％及3．6％【9】。将1951．20

6、02同2003．2010年洞庭湖区的洪水水位特征进行对比，最高洪水位降低1．42米，平均洪水位降低2．64m[10】。这是因为三峡水库投入使用后，城陵矶至螺山河段，流速增加，淤沙减少，河床降低，水位也相应下降，长江出口的洪水顶托作用减小，对洞庭湖区洪涝灾害有一定调节作用。长江洪水和洞庭湖洪水多于6、7月份发生，在三峡投入使用后可以通过水库蓄水进行调蓄，以避开洪水相遇的时间【l¨。但是四水流域洪水依然频繁(以澧水、湘江洪灾风险度更高)，如2010年，虽然通过三峡水库调蓄，依然有20个以上的蓄滞洪区进入警戒水位【12

7、1。1．1．2．3洞庭湖区防洪压力洞庭湖流域是长江洪涝灾害发生最频繁、受灾最严重，又最难以治理的地区。常年泥沙淤积使湖盆不断抬高，湖盆与堤垸高程差逐渐增小，对堤防工程也提出了更高要求【13】。从客观上看，控制城陵矶水位、降低超额洪水量、退田还湖、是最从根源上治理的防洪手段，但实施起来周期长，见效慢【14、15、161。按照1986年水利部审核的《长江防御特大洪水方案》，如再遇1954年洪水，城陵矶水位澧南垸分洪洪水演进模拟与可视化及蓄洪调度研究达33．95米以上，该地区超额洪水为320亿m3。由此看来，洞庭湖流域

8、防洪情势依然严峻，启用一般垸及蓄洪垸分蓄超额洪水势在必行。如果长江和洞庭湖水系发生非常洪水，需参照《长江防御特大洪水方案》及三峡防洪规划方案，启用洪湖、洞庭湖区蓄洪垸和三峡水库分蓄超额洪水，以保证武汉及洞庭湖区主要城市、交通道路及重点垸的安全。当“四水”发生非常洪水时，需启用洞庭湖区一般垸及蓄洪垸分蓄超额洪水，以保证洞庭湖区主要城市、交通道路及重点垸的安全，从而减轻防洪压