大型平原河網(wǎng)地區(qū)防洪系統(tǒng)模擬與調(diào)度研究.pdf

1、太湖流域是我國經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)的平原河網(wǎng)地區(qū)，位于我國的東部地區(qū)，是我國重要的“錢莊”和“糧倉”，是淹不得、淹不起的黃金寶地。其水情、工情復(fù)雜，平原上圩區(qū)眾多、湖泊棋布、河道如織，比降十分平緩，水流速度慢，且流向不定，一旦發(fā)生大水，將形成大面積的洪澇災(zāi)害，造成的經(jīng)濟(jì)損失還可能大大增加。因此，平原河網(wǎng)地區(qū)復(fù)雜防洪問題的研究對(duì)保障我國經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的人民生命和財(cái)產(chǎn)安全具有重要意義。論文依托國家防總辦公室“太湖流域洪水預(yù)報(bào)與調(diào)度系統(tǒng)”的研究項(xiàng)目，開展

2、了大型平原河網(wǎng)地區(qū)防洪系統(tǒng)模擬與調(diào)度模型及應(yīng)用研究。 首先，根據(jù)流域地形及水系特征以及水利分區(qū)的下墊面組成特點(diǎn)，以水利分區(qū)作為降雨徑流的計(jì)算單元，建立了降雨徑流模型總體框架。對(duì)于不同的水利分區(qū)，將下墊面進(jìn)行不同類型的劃分進(jìn)行產(chǎn)匯流的計(jì)算。平原區(qū)考慮圩內(nèi)、圩外的人工影響，建立平原區(qū)產(chǎn)匯流模型。通過分析山丘區(qū)地貌特點(diǎn)，考慮中小型水庫及塘壩調(diào)蓄的作用，建立山丘區(qū)匯流計(jì)算模型。山區(qū)則以新安江模型產(chǎn)匯流理論為天然水循環(huán)模擬為基礎(chǔ)，將主要水

3、利工程展布到各個(gè)子流域，考慮人工影響的水文模型，通過耦合一分解方式構(gòu)建了進(jìn)行產(chǎn)匯流模擬。 其次，在以往研究的基礎(chǔ)上，利用距離提取陸域?qū)挾取２捎米疃搪肪€法，考慮河道過水面積、流量模數(shù)等因素，對(duì)陸域面上的調(diào)蓄作用進(jìn)行相似模擬。為減少了計(jì)算工作量，避免受計(jì)算機(jī)容量、計(jì)算工作量及資料的限制，對(duì)天然河網(wǎng)湖泊進(jìn)行合并及概化，考慮區(qū)域工程情況和及其運(yùn)行方式以及破圩后的水流情況，建立了水力學(xué)模型。為避免由于水位站基準(zhǔn)面高程不同、地面沉降、河網(wǎng)概

4、化及參數(shù)率定等因素帶來的系統(tǒng)誤差，采用“增量法”校正模型，提高了模型預(yù)報(bào)的精度。 第三，運(yùn)用水文統(tǒng)計(jì)原理，對(duì)太湖流域重要水位控制站水位預(yù)報(bào)以及沿江口門潮位過程進(jìn)行了模擬。建立了太湖水位預(yù)報(bào)模型和主要輸水通道太浦河重點(diǎn)防洪控制水位站平望以及望虞河重點(diǎn)防洪控制水位站琳橋水位預(yù)報(bào)模型，并運(yùn)用近似最小信息準(zhǔn)則，對(duì)模型進(jìn)行比選，得到近似最優(yōu)的太湖水位預(yù)報(bào)模型，大大減少了模型比選的工作量。 第四，根據(jù)太湖流域防洪調(diào)度實(shí)際情況，對(duì)其氣

5、象信息、實(shí)時(shí)水位及其特征值等水情信息和實(shí)時(shí)工情分析，進(jìn)行防洪形勢(shì)分析。按照太湖流域防洪調(diào)度規(guī)則，進(jìn)防洪調(diào)度的仿真計(jì)算，形成供決策者參考的調(diào)度方案。同時(shí)，考慮水位超警戒水位變量、閘門開啟頻次以及圩區(qū)被淹歷等目標(biāo)，建立防洪調(diào)度模型評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，運(yùn)用層次分析法對(duì)防洪調(diào)度模型進(jìn)行多種方案的評(píng)價(jià)和比較，將方案選擇方式由人工選擇隨意性變成定量化。 第五，根據(jù)1999年報(bào)汛資料，驗(yàn)證所研制的整套預(yù)報(bào)與調(diào)度模擬模型適用性及精度，結(jié)論是統(tǒng)計(jì)相關(guān)模

6、型簡單實(shí)用，預(yù)報(bào)計(jì)算所依據(jù)的實(shí)時(shí)水雨情及工情信息較少。但是，統(tǒng)計(jì)相關(guān)預(yù)報(bào)模型不能全面地考慮太湖流域防洪工程的運(yùn)用情況，因而不能用來作防洪調(diào)度方案模擬預(yù)報(bào)。水動(dòng)力學(xué)模型能全面地考慮太湖流域防洪工程的運(yùn)用情況，因而能用來作防洪調(diào)度方案模擬預(yù)報(bào)，能全面預(yù)報(bào)各種防洪調(diào)度方案的調(diào)度后果，包括太湖水位、太湖上游地區(qū)入太湖水量、琳橋水位及甘露水位、平望水位等的預(yù)報(bào)。統(tǒng)計(jì)相關(guān)預(yù)報(bào)模型和水動(dòng)力學(xué)模型各有特色，兩者相互參證和補(bǔ)充。 最后，在GIS平