巢湖洪水控制时段与洪水重现期分析 (1).pdf

工程实践水利技术监督 年第 期:/巢湖洪水控制时段与洪水重现期分析苏佳慧 田 娟(安徽省水利水电勘测设计研究总院有限公司 安徽 合肥)摘要:巢湖流域来水复杂 界定巢湖洪水的重现期对流域防洪非常重要 文章通过建立巢湖流域水文水动力模型对历史大洪水进行还原计算 进而研究了巢湖洪水控制时段的特性及控制时段内的洪量与巢湖洪水重现期的关系 分析表明 巢湖洪水控制时段与长江水位密切相关 长江水位低时 控制时段短 长江水位高时控制时段长 控制时段内的洪量重现期决定了巢湖的洪水重现期 研究结果可为巢湖及类似流域防洪规划设计提供科学依据和决策参考关键词:巢湖洪水 重现期 控制时段 洪量 长江水位中图分类号:文献标识码:文章编号:()收稿日期:基金项目:国家重点研发计划项目()国家自然科学基金项目()作者简介:苏佳慧(年)女 助理工程师:引言巢湖流域属长江下游左岸水系 三面环山 其西南部为大别山余脉 西部和北部是江淮丘陵 东南部为沿巢及沿江圩区 流域地势总体轮廓是东西长、南北短 西高东低 中间低洼平坦 形成巢湖盆地 巢湖流域总面积 其中巢湖闸上面积 占流域面积 巢湖闸下面积 占流域面积 湖泊 占流域面积 入湖的大小河流共 条 呈放射状汇入巢湖 经湖泊调蓄后由裕溪河和牛屯河等注入长江 特殊的地理位置、多变的气候条件及中下游低洼的地势 使得巢湖流域极易发生洪涝灾害 新中国成立后 巢湖流域先后发生、年大洪水 年再次发生流域性特大洪水 最高洪水位达到 突破 年历史实测极值水位 和 年一遇设计洪水位 巢湖流域河流众多 流域面积大 江湖洪水遭遇复杂 界定巢湖洪水的重现期对流域防洪规划制定和超额洪量安排至关重要洪水频率分析中 通常对洪峰、时段洪量等特征量进行分析 水库防洪设计中 一般选取历时为 的典型洪水过程 考虑洪峰和洪量的多变量组合 重点分析洪峰和 洪量的联合重现期对于有调蓄水体的湖泊 匡燕鹉等计算了洞庭湖入湖洪水组合流量 分析了入湖洪峰流量、出湖洪峰流量以及不同时段(、)出入湖洪量的重现期 以此明确 年洞庭湖洪水的历史地位 赵英林分析发现 不同时段下 洞庭湖洪水入湖水量的地区组成、入湖洪峰流量的地区组成及入湖各历时洪量的地区组成差异很大 聂芳容等分析了不同洪水组合下的洞庭湖洪水规律 四水尾闾河段单条河流的洪峰流量与洪峰水位关系密切入湖组合 天洪量则与东南洞庭湖区洪水位关系密切 洪量则反映东南洞庭湖每年全汛期水的丰欠 王同生对比了太湖流域 个大洪水年的水情 指出太湖水位涨水期主要受太湖流域上游的降雨和来水以及湖区的降雨影响 下游水位的高低影响太湖洪水下泄 在太湖水位达到最高水位后 即在涨水期之后的上游降雨和来水 只对太湖高水位的延续时间和退水速度产生影响 太湖容蓄量增大及退水速度加快 洪水外排格局和调度方式的变化 有利于减轻洪涝灾害损失当前 巢湖流域洪水的研究主要是评估流域洪涝灾害损失及定性分析流域洪水特性对巢湖流域洪水重现期的研究成果相对较少 张之丽、谢每超提出了巢湖流域洪水重现期总概念 认为巢湖流城的洪水总概念 既取决于降雨量、汇水量 又与巢湖水位、外河长江水位有关分析了各洪水年流域 降雨量及长江外河水位的 年第 期水利技术监督工程实践重现期 在此基础上提出了各洪水年巢湖流域洪水的综合重现期根据上述研究成果 对于有调蓄水体的湖泊或调节性能好的水库 其洪水重现期通常会考虑不同时段洪水的影响 分别论述不同时段的洪量对应的重现期 但是确定哪个时段的洪量作为控制量没有明确的分析方法 对于来水复杂、流域面积大、有湖区调蓄的流域 湖区水位的高低受时段洪量、湖泊蓄水及下泄排水等多种因素的影响 综合考虑各因素的影响 选择有代表性的时段作为控制时段是洪水重现期分析的关键和难点 分析过程 入湖洪水计算采用 模型软件 构建巢湖流域水文水动力模型 形成支流 湖区 蓄洪区 泄洪通道 泵站等多维模型 对历年洪水进行模拟 将巢湖各支流洪水过程及湖区的产水过程叠加 得到巢湖的洪水过程 从而得到历年巢湖入湖的洪峰流量及各时段的洪量 对洪峰流量及主要时段洪量(、)进行频率计算 相关统计参数成果见表 其中最大、洪量均出现在 年最大洪峰流量和最大 洪量出现在 年对历史大洪水进行分析 各大水年各时段的洪量及相应重现期见表 根据分析结果 各大水年洪峰流量及各时段洪量的重现期并不完全一致 特别是 年 入湖洪峰流量重现期只有 年一遇 最大 洪量重现期约 年一遇 而最大、洪量重现期约 年一遇 相差较大 年入湖洪峰流量重现期 年一遇 最大、洪量的重现期分别为、年 而最近的大水年 年入湖洪峰流量重现期为 年一遇 同时最大、洪量的重现期分别为、年由于各时段洪量重现期不一致 选择合适时段的洪量作为控制时段来确定巢湖的重现期就至关重要 巢湖调蓄能力分析巢湖湖泊形态呈东西 端向北翘起 中间向南凸出 成凹字形 状如鸟巢 为巢湖闸上洪水主要调蓄场所 洪水经巢湖调蓄后 由巢湖闸泄入裕溪河 经裕溪河排入长江 巢湖水位 时对应的水面面积为 相应库容为 亿 年一遇洪水位 时对应的水面面积为 相应库容为 亿 巢湖水位 面积 湖容曲线见表、如图 所示表 巢湖洪水洪峰流量及洪量分析成果表时段均值/各频率年设计洪量/最大值 年洪峰流量/(/)(年)最大/亿 (年)最大/亿 (年)最大/亿 (年)最大/亿 (年)表 巢湖各大水年不同时段洪量重现期表年份最大入湖流量/(/)重现期/年 洪量/亿 重现期/年 洪量/亿 重现期/年 洪量/亿 重现期/年 洪量/亿 重现期/年 工程实践水利技术监督 年第 期表 巢湖水位 面积 湖容曲线表水位/面积/湖容/亿 图 巢湖 面积 库容曲线巢湖容积的大小决定了对巢湖洪水的调蓄能力 近年来 巢湖的常水位一般保持在 左右 按照 (年一遇水位)为可调蓄容积 该调蓄容积为 亿 按照表 中的洪量分析成果 该容积能调蓄 年一遇的最大 洪量、年一遇的最大 洪量 超过这个范围的洪量如果不能及时排江或打开蓄洪区蓄洪 则会进一步推高巢湖及各支流洪水位 带来洪涝灾害 巢湖洪水控制时段及重现期确定巢湖水位综合反应了入湖洪水、湖区调蓄及下泄量 当巢湖来水量大于下泄量时 巢湖湖区的水位持续上涨 巢湖水位起涨至达到最高水位的这段时间 称为涨水期 涨水期内的洪量对巢湖高水位及流域洪涝灾害有直接影响 故本文认为涨水期即为湖泊洪水的控制时段 对应的天数为控制时长根据控制时段内的洪量即能确定巢湖洪水的重现期对巢湖历史大洪水的来水过程和实测水位过程进行分析 得到各大水年巢湖水位的控制时段、对应的洪量大小及洪水重现期 成果见表 根据表 巢湖洪水控制时段一般为 其中 年洪水控制时段为 洪水重现期为 年一遇 年洪水控制时段为 洪水重现期为 年一遇 年洪水控制时段为 洪水重现期为 年一遇 年洪水控制时段为 洪水重现期为 年一遇根据控制时段洪量确定的洪水重现期与固定、洪量的重现期不同 洪峰流量及固定时段洪量仅能反映洪水来水的情况 且对于同一场洪水 洪峰及各时段洪量对应的洪水重现期各不相同 控制时段洪量确定的洪水重现期综合考虑了来水、巢湖蓄水及下泄排水的影响 相应的洪水重现期更能代表洪水的大小 控制时段与江 湖遭遇分析在影响控制时段的因素中 下泄量受江 湖遭遇的影响 巢湖东南濒临长江 江湖遭遇关系复杂 建国以来 巢湖流域共发生过、等大水年 各大水年洪水情况在巢湖流域江表 巢湖洪水控制时段及重现期分析结果表年份巢湖最高水位/长江最高水位/巢湖水位上涨时间/起止时间控制时段入湖洪量/亿 兆河闸入湖流量/亿 控制时段下泄水量/亿 控制时段巢湖调蓄水量/亿 破圩水量/亿 洪水重现期(控制时段洪量)年 年一遇 年 年一遇 年 年一遇 年 年一遇 年 年一遇 年 年一遇 年 年一遇 年 年一遇 年 年一遇 注:年巢湖入江通道无控制闸 巢湖水位和长江水位同涨同落 和其他大水年属于不同工况 不利于规律分析 年第 期水利技术监督工程实践湖洪水遭遇规律分析中做了详细表述 根据巢湖流域江湖洪水遭遇规律分析 巢湖流域内洪水与长江的遭遇大致可分为 类 不遭遇型:长江水位低于 巢湖来水均能自排 基本不受灾 半遭遇型:长江水位在 之间 部分时段洪水无法自排 易形成区域性洪灾完全遭遇型:长江水位高于 来水很难自排 一旦来水量级稍大 就会形成全流域洪灾当巢湖来水遭遇长江低水位时 即发生不遭遇型 巢湖来水能顺利排入长江 控制时段就短 如大水年、年 长江高水位低于 入湖洪水在洪水期均有机会自排入江 控制时段较短 时长 当发生半遭遇型时如、年 长 江 高 水 位 在 之间 前期巢湖水位低 入湖洪水无法自排 当巢湖来水使得巢湖水位升高时 部分洪水在洪水期可以实现自排 控制时段稍长 为 对于、年 长江高水 位 大 于 且较长时间处于高水位 巢湖闸上来水难以下泄 入湖洪量大部分积蓄在巢湖湖区 控制时段较长 约 结论巢湖湖区水位的高低受一定时段的来水量(洪量)、调蓄容积及下泄排量这 个因素的影响 本文提出巢湖水位上涨期时段即为洪水的控制时段控制时段内的洪量大小决定了巢湖的洪水重现期通过对各大水年进行分析 巢湖闸上洪水控制时段为 控制时段与江 湖遭遇关系密切 建国后巢湖发生的最大洪水为 年洪水 本文通过分析 首次明确了巢湖 年洪水的控制时段为 重现期为 年一遇 最近大水年 年的控制时段为 重现期为 年一遇 本文为巢湖流域设计洪水计算和防洪规划提供了依据 由于篇幅所限 本文在江 湖洪水遭遇分析中 只分析了部分大水年洪水的遭遇情况 更全面的分析将在后续计算中进行参考文献 朱卫兵 朱忠龙.巢湖流域洪灾成因与对策探讨.安徽水利科技():.郭生练 刘章君 熊立华.设计洪水计算方法研究进展与评价.水利学报 ():.李天元 郭生练 陈璐 等.基于 函数的水库防洪安全设计.水力发电学报 ():.肖义 郭生练 刘攀 等.基于 函数的设计洪水过程线方法.武汉大学学报(工学版)():.金蓉玲.隔河岩水利枢纽暴雨洪水分析及设计洪水计算.人民长江 ():.李天元 郭生练 刘章君 等.基于峰量联合分布推求设计洪水.水利学报 ():.匡燕鹉 马忠红.年洞庭湖特大洪水分析.水文():.赵英林.洞庭湖洪水地区组成及遭遇分析.武汉水利电力大学学报 ():.聂芳容 张硕辅.洞庭湖区洪水特性分析及减灾措施探讨.湖南水利():.王同生.太湖流域 年大洪水分析.中国防汛抗旱():.贾锁宝 马蕴芬 万晓凌.年梅雨期太湖暴雨洪水分析.水文():.王磊之 胡庆芳 王银堂 等.太湖流域 年、年大洪水对比分析.河海大学学报(自然科学版)():.李靖霖 张文 郎丰铠.基于 与 的巢湖地区洪水淹没灾害分析.水利信息化():.吕军.基于云模型的洪涝灾害风险评价与风险管理研究.安徽师范大学.伍永年 孙海涛 冯大蔚 等.年太湖洪水调度实践及思考.中国水利():.:.():.程先富 戴梦琴 郝丹丹 等.基于情景分析的区域洪涝灾害风险评价:以巢湖流域为例.长江流域资源与环境():.程先富 郝丹丹 韩平 等.基于格网数据的巢湖流域洪涝灾害损失评估 .长江流域资源与环境 ():.郝丹丹.巢湖流域洪水灾害风险评价与情景分析.安徽师范大学.周奇 史俊 王海玉 等.巢湖流域 年暴雨洪水过程及特性.人民长江 ():.韩志诚.巢湖 年、年洪水特性及相关因素对比分析.治淮():.张之丽 徐昭国.巢湖流域 年洪水分析及其对防洪规划的验证.安徽水利科技():.谢每超.巢湖流域 年洪水分析.安徽水利水电职业技术学院学报 ():.田娟 朱青.巢湖流域水动力模型及防洪方案调算.水利规划与设计():.田娟.巢湖流域江湖洪水遭遇规律分析.水利技术监督():.安徽省水利水电勘测设计研究总院有限公司.巢湖流域防洪治理规划水文水动力专题研究报告.