基于水文学模型对洪泽湖周边滞洪区洪水演进模拟计算

（江苏省水利勘测设计研究院有限公司 扬州 225127）

1 引言

洪泽湖周边滞洪区位于洪泽湖大堤以西，废黄河以南，泗洪县西南高地以东，以及盱眙县的沿湖、沿淮地区，大致范围为沿湖周边高程12.5m 左右蓄洪垦殖工程所筑迎湖堤圈至洪泽湖设计洪水位16.0m 高程之间圩区和坡地。其中地面高程在15.0m 以下的低洼地称为“洪泽湖周边洼地”，大部分地区已圈圩封闭，高程15.0m 以上地区为岗、坡地，基本未封闭圈圩。

洪泽湖周边滞洪区是一个复杂的大型非恒定水流系统，河湖连通关系复杂。以洪泽湖为中心，有多条河流入湖，又有多个出湖口门，分、滞、蓄、泄定量过程中存在诸多困难，水流流向不定，水位流量关系受水工建筑物控制和洪水涨落影响，蓄滞洪区洪水吐纳等方面的问题均给该地区洪水演进研究带来难题。本文运用水文学方法建立洪水数学模型，将河道、湖泊和滞洪区合并假想为一个大型水库，根据已知的水库库容曲线、入库洪水过程线及泄洪建筑物的泄流能力曲线等基本资料，求得出库水位和下泄流量的变化过程线[1]。

2 水文学模型原理

首先，由于圣维南方程组很难求得精确解析解，水库调洪演算法简化方程组，忽略洪水入库至泄洪建筑物间的行进时间等因素，仅考虑坝前水位水平面以下的库容对洪水进行调节作用，得到水量平衡方程[2]：

式中：Q1、Q2分别为初、末计算时段的入库流量为计算时段的平均入库流量；q1、q2分别为初、末计算时段的下泄流量为计算时段的平均下泄流量；V1、V2分别为初、末计算时段水库的蓄水量；Δt 为计算时段长度，根据洪水涨落过程变化幅度以及计算精度要求而定。

当水库入库洪水过程线已知，即Q1、Q2、均为已知，又V1、q1则是计算时段Δt 开始时的初始条件，故式（1）中的未知数有两个V2和q2，须增加一个方程才能求解。

假定忽略自水库取水的兴利部门泄向下游的流量，则下泄流量q 是关于泄洪建筑物泄流水头H 的函数。因此，对于某一水库，在泄洪建筑物的型式、尺寸等条件一定的情况下，其泄流方程为：

又由于H 与库水位z 有关，而z 又与库容V 成函数关系，故q 实际上为V 的单值函数。因此，可将式（2）转换为：

在实际工作中，为方便调洪计算，可将式（3）绘制成泄流能力曲线q～V。

水库调洪计算的基本原理，就是逐时段联解式（1）、式（3）两式，得出未知数V2与q2。

3 洪泽湖周边滞洪区洪水演进模拟计算

表1 洪泽湖洪水入湖口位置表

表2 三河闸下泄水位流量关系表

图1 洪泽湖100 年一遇洪水入湖过程图

表3 二河闸下泄水位流量关系表

表4 高良涧闸下泄水位流量关系表

表5 洪泽湖及周边滞洪区库容曲线表

图2 洪泽湖100 年一遇洪水蒋坝水位过程图

图3 洪泽湖100 年一遇洪水下泄过程图

本文主要建立水文学模型计算洪泽湖周边滞洪区在100 年一遇洪水条件下洪水演进过程，从洪泽湖蒋坝水位过程、下泄流量变化过程两个方面进行分析计算。

3.1 洪泽湖入湖边界条件

洪泽湖洪水入湖口主要为淮河干流、徐洪河、池河、怀洪新河、新汴河、新濉河、洪泽湖南北和洪泽湖湖面，入湖控制位置见表1。

模型采用洪泽湖100 年一遇入湖流量过程线作为模型上边界条件，见图1。

3.2 洪泽湖出湖边界条件

三河闸、二河闸、高良涧闸的下泄水位流量关系作为模型下边界条件，见表2～4。

模型遵循洪泽湖防洪调度规则，在蒋坝水位达到14.5m 时，洪泽湖周边滞洪区启用滞洪（水文学模型中库容曲线为已知条件，达到滞洪水位时，库容骤增，模拟滞洪区启用效果，见表5）。计算时间为7月2日至8月30日。

3.3 洪泽湖蒋坝水位变化过程

洪泽湖蒋坝水位站靠近洪泽湖主要出湖口门三河闸，通常用蒋坝水位来描述洪泽湖水位，图2 为洪泽湖在100 年一遇洪水条件下蒋坝水位过程图，所得数据均为日平均水位。

3.4 洪泽湖下泄流量变化过程

洪泽湖主要下泄控制口门有二河闸、高良涧闸以及三河闸，其下泄流量过程见图3，数据结果均采用日平均流量。

4 结论

通过水文学模型的计算，洪泽湖周边滞洪区将在7月29日达到最高水位15.49m，洪泽湖下泄总量为658.3m3。通过建立水文学模型，可以很好地求出洪泽湖周边滞洪区出湖水位与下泄流量的变化过程线，对洪泽湖的调度运用方法，对入海水道、入江水道的调度运用方式和工程规模的确定起到了至关重要的作用■