洞庭湖退垸还湖防洪效应研究

【摘要】：洞庭湖蓄垸垦殖由来已久，湖区泥沙的淤积、洲滩出露为蓄垸垦殖提供了前提条件，发展生产及防治血吸虫的需要为蓄垸垦殖提供了动力。长期淤积和垦殖使洞庭湖区的面积不断减小，调蓄能力不断下降，增大了洞庭湖区及长江中游的防洪压力。为了增大洞庭湖的调蓄量，减小长江中游的防洪压力，中央和地方政府实施了“平垸行洪，退田还湖”工程。近年来，“平垸行洪、退田还湖”的研究成为防洪研究的一个重要方向，这对洞庭湖区治理、平垸行洪的风险分析及长江中游的防洪调度都有十分重要的意义。 现阶段退垸还湖的防洪效应的研究以定性分析居多，定量计算较少。定性分析主要是通过历史水文、地形资料对比，分析蓄垸垦殖和退垸还湖对洞庭湖防洪的影响。定量分析主要使用水文学模型计算湖区面积和容积变化对防洪的影响。水文学方法虽然较直观、概括性强、易于掌握且满足精度要求，但是难以反映湖区内部站点水位流量过程以及洪水的详细演进过程，而且不能与长江中游的防洪调度相结合，随着生产发展，这种方法已逐渐不能满足工程的需要。 本文结合洞庭湖区退垸还湖的实际情况，使用水文学模型与水动力学模型相结合的洞庭湖洪水调度模型计算洞庭湖区退垸还湖的防洪效应，取得了良好的效果。同时，此模型也可以推广到其他比较大的、支汊较多的洪泛区的退垸还湖计算。通过对此模型在退垸还湖计算方面的研究，以期能为理论发展提供新的思路，为生产实践提供参考。 本文共分五章： 第一章简要介绍了洞庭湖在长江中游的调蓄作用、近些年面临的严重问题及洞庭湖平垸行洪的研究意义。分析了退垸还湖计算的研究现状，总结前人研究成果，分析其存在的不足，在此基础上确定本次研究的方向和内容。同时，对本文所做的工作进行概括。 第二章对洞庭湖区退垸还湖的原理和作用进行分析。运用一维水流数值模型研究退垸还湖防洪效应的影响因素，在此基础上提出自己的研究思路，并对模型中需要概化处理的地方制定合理方案。 第三章根据洞庭湖区实际情况建立洞庭湖洪水调度模型，尝试性的把洞庭湖洪水调度模型运用于洞庭湖区退垸还湖防洪效应的计算，用一种新的方法来研究洞庭湖退垸还湖的防洪效应问题。充分利用该模型可以得出计算区域中任意一点的水位流量过程的优点，通过在模型中增加蓄水汊点(对应不同的蓄滞洪区)及改变蓄水汊点的有效容积和开启方式来模拟洞庭湖区垸区的平退。 第四章计算分析在典型洪水情况下洞庭湖退垸还湖前后湖区及长江中游干流的水位流量变化，对洞庭湖退垸还湖的防洪效应进行预测。通过改变湖区不同 位置蓄滞洪区的有效蓄水容积来模拟洞庭湖区部分堤烷的单退过程(退人不退 耕)。通过改变湖区不同位置蓄滞洪区的调度运用方式，模拟不同位置烷区双退 (既退人亦退耕)的防洪效应。对比不同位置烷区平退对防洪的不同影响，并分 析其内在原因，对退烷还湖过程提出建议。 第五章总结全文，并对以后的研究方向和工作进行展望。