洞庭湖区蓄洪垸分洪洪水演进模拟研究

【摘要】： 洞庭湖区是全国商品粮基地和工业原料供应地,经济地位极其重要,但又是全国洪涝灾害频繁、严重的地区。目前,国内外针对洞庭湖区蓄洪垸分洪后的洪水演进模拟研究得很少,这却是蓄洪调度的科学基础。因此,充分利用现有的技术手段和方法,开展“洞庭湖区蓄洪垸分洪洪水演进模拟研究”,对于最大限度减轻洞庭湖区洪灾可能造成的损失、防洪调度信息化建设和洪水资源化利用方面具有重要意义。 本文在充分把握洞庭湖蓄洪垸的特点的基础上,分析比较了各种洪水演进方法,选用了水动力学模型对澧南垸进行分洪洪水模拟研究,并利用ArcEngine软件包开发出了基于DEM的洞庭湖蓄洪垸洪水演进三维分析系统。论文的主要内容和创新点如下: 1.分析了洞庭湖的洪水灾害问题及其三峡工程建成后面临防洪的新形势,明确了蓄洪垸在洞庭湖防洪的重要地位,提出了研究洞庭湖蓄洪垸分洪洪水演进的必要性。综述了洪水演进模拟、水力学与GIS结合及其三维可视化等方面的研究现状,概括、归纳出了分洪洪水演进模拟研究发展的总体趋势和规律。 2.阐述了蓄洪垸洪水演进计算基本的方法。一般情况下的分洪洪水演进都用二维非恒定流模拟,但针对相对洞庭湖区蓄洪垸面积较小而数量较多的特点,其应用上有一定的局限性。本文经过筛选,把洞庭湖蓄洪垸简化为一维低水位河道进行分洪演进模拟,即能满足防汛调度的要求,又减少了运算量。用澧南垸5%分洪过程数据计算结果显示,该模型在澧南垸的分洪演算中有较好的拟合度,可在其他蓄洪垸进一步推广应用。同时用VB编写了适于洞庭湖蓄洪垸洪水演进的程序,计算程序实现了洞庭湖蓄洪垸分洪演算的核心算法,在应用到其他蓄洪垸时只需要更改程序中相应的边界条件参数和计算条件即可。 3.在三维演示系统开发中,运用ArcEngine软件包初步建立了基于数字高程模型的洪水分析演进系统,实现蓄洪垸洪水演进的三维可视化动态演示,并可根据水位即时得出淹没面积和分洪量等定量数据,提高了洪水分析的效率,大大缩短了野外调查的时间,便于分析人员迅速做出解决方案。通过澧南垸模拟结果表明,综合利用GIS技术和DEM进行洪水模拟,能够满足洞庭湖区蓄洪垸洪水预警、蓄洪调度指挥及防灾救灾的要求。 4.对论文成果进行了总结,并指出了进一步研究和改进的方向。