【摘要】：南四湖是我國北方最大的淡水湖泊,流域面積31700km2,周邊高程在36.79m以下的濱湖區(qū)地勢低洼,澇水自排困難,區(qū)域內(nèi)入湖河道坡降小,湖泊高水位對河道內(nèi)水位頂托嚴重,濱湖區(qū)排澇對湖泊水位響應(yīng)劇烈。南四湖正常蓄水位下平均水深1.5m,是典型的淺水湖泊,湖泊水位是南四湖流域水資源及洪澇管理的關(guān)鍵因子。南水北調(diào)東線工程通過13級泵站逐級提水,連通高郵湖、洪澤湖、駱馬湖、南四湖、東平湖五大天然湖泊,旨在從長江下游取水,向黃淮海平原東部和山東半島補充水源。南四湖作為南水北調(diào)東線工程的重要調(diào)蓄節(jié)點,既是受水區(qū)又是輸水區(qū),按照南水北調(diào)東線工程總體規(guī)劃,調(diào)水期為非汛期(10月到次年5月)。自2013年南水北調(diào)東線工程運行以來,山東半島遭遇大旱,水資源供需形勢趨緊,多次在汛期實施應(yīng)急調(diào)水�？紤]到東線工程沿線區(qū)域經(jīng)濟社會快速發(fā)展對水資源的剛性需求和環(huán)境變化引發(fā)極端水文事件頻繁增加,突破規(guī)劃,在汛期利用東線工程實施應(yīng)急調(diào)水,來緩解山東半島等受水區(qū)水資源短缺矛盾,將趨于頻繁。南四湖流域地處中國南北氣候過渡帶,汛期旱澇急轉(zhuǎn)現(xiàn)象時有發(fā)生,加之湖泊平淺,濱湖洪澇災(zāi)害與湖泊水位響應(yīng)敏感,為洪澇災(zāi)害多發(fā)地區(qū)。因此,模擬分析南水北調(diào)東線工程在“常規(guī)調(diào)度”與“應(yīng)急調(diào)水”條件下的南四湖水位及濱湖地區(qū)洪澇特性變化,以及調(diào)水對南四湖水位、湖泊水面和流速分布時空變化的影響,揭示大型淺水湖泊對調(diào)水擾動的水文效應(yīng),是強化南水北調(diào)東線工程科學管理與受水區(qū)重要工程科學調(diào)度的基礎(chǔ),成為當前亟待回答的重大科技問題。為回答上述問題,本文以南四湖及濱湖區(qū)為研究對象,構(gòu)建了湖泊～入湖河道～濱湖洼地一、二維耦合水動力學模型,模擬了南四湖不同水位條件下濱湖區(qū)受澇情況,定量分析了湖泊流域受澇面積對湖泊水位變動的響應(yīng)規(guī)律;模擬分析南水北調(diào)東線工程“常規(guī)調(diào)度”與“應(yīng)急調(diào)水”兩種條件下,遭遇不同暴雨條件下的南四湖濱湖區(qū)澇災(zāi)演變規(guī)律;模擬了南水北調(diào)工程按規(guī)劃調(diào)水的第一個月對南四湖水位、湖泊水面和流速的影響。主要成果與結(jié)論如下:(1)構(gòu)建了南四湖～入湖河道～濱湖洼地一/二維耦合水力學模型,該模型既能較好地模擬濱湖區(qū)澇水經(jīng)泵站提排入河,再由入湖河道進入南四湖的動態(tài)過程,亦能很好地模擬區(qū)域內(nèi)二級壩、排澇泵站等不同建筑物的調(diào)度行為。利用2007年7月和2008年7月發(fā)生的實際洪水對模型進行了率定與驗證,通過對比南陽、馬口、二級湖閘(下)、微山四個站點實測與計算的水位過程,表明模型具有較高的模擬精度和良好的泛化能力。(2)模擬分析了南四湖流域發(fā)生5年、10年和20年一遇暴雨條件下湖泊水位與濱湖區(qū)受澇面積的關(guān)系。結(jié)果表明:流域內(nèi)遭遇上述3種量級設(shè)計降雨,設(shè)置上級湖初始水位33.5m、下級湖水位31.8m時,濱湖區(qū)內(nèi)淹沒水深大于10cm區(qū)域面積分別為777.8km2、875.5km2、965.0km2,淹沒水深大于50cm區(qū)域面積分別為44.4km2、126.2km2、200.1km2。較上級湖初始水位33m、下級湖水位31.3m的情景,分別增加1.4%～16.63%和6.94%～36.12%;上級湖初始水位34m,下級湖水位32.3m情景較上級湖水位33.5m下級湖初始水位31.8m情景,受澇面積相對增加量分別在2.37%～3.44%和13.12%～51.02%�？梢姾此蛔兎嗤瑫r,初始水位越高,濱湖區(qū)受澇面積增加越大;濱湖區(qū)淹沒深度大的區(qū)域較淹沒水深小的區(qū)域面積增加更為顯著。(3)以2003年作為典型年,研究了南水北調(diào)東線工程汛期應(yīng)急調(diào)水對南四湖流域受澇情況的影響。結(jié)果表明:汛期應(yīng)急調(diào)水使2003年南四湖濱湖區(qū)淹沒水深大于10cm和50cm的區(qū)域面積分別增加了3.04%和13.32%。應(yīng)急調(diào)水情景下,二級壩樞紐提前4天開始下泄,相較于不調(diào)水情景,共多下泄了2.49億m3的水量。加強降雨預(yù)報準確性及預(yù)見期是提高調(diào)水安全的重要措施。(4)以東線工程輸水期(10月至次年5月)多年平均水位作為不考慮調(diào)水時南四湖初始水位,以南水北調(diào)工程規(guī)劃的南四湖調(diào)蓄水位作為調(diào)水情景初始水位,模擬了研究區(qū)內(nèi)遭遇不同設(shè)計暴雨時的內(nèi)澇過程,模擬過程中調(diào)水泵站開啟。結(jié)果表明,降雨量為5年、10年、20年一遇情況,調(diào)水導致濱湖區(qū)淹沒水深大于10cm的面積分別增加了 32.53km2、33.01km2、13.26km2,增加幅度在1.4%～1.63%之間;淹沒水深大于50cm的區(qū)域面積分別增加了36.12km2、11.13km2、6.94km2,增幅在19.11%～36.12%。受調(diào)水影響,研究區(qū)內(nèi)提前2小時出現(xiàn)重澇區(qū)域。(5)以2001年為典型年,模擬研究了東線工程按規(guī)劃輸水的第一個月(10月份)對南四湖水位、湖泊面積、流速變化過程的影響。結(jié)果表明:東線工程的調(diào)水,逆轉(zhuǎn)了2001年10月份南四湖水面逐日下降的趨勢,調(diào)水進行1個月后,上級湖水位較不調(diào)水情況下提升了0.46m,使上級湖水位高于多年平均水位的天.數(shù)增加了 28天;南四湖下級湖水位較不調(diào)水情況下增加了0.7m,水位低于最低生態(tài)水位的天數(shù)減小了 16天。東線工程對南陽湖及昭陽湖航道附近流速增加較大,對南陽湖與獨山湖、昭陽湖與微山湖連接處水面面積及流速影響最為顯著。
【學位授予單位】：福州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TV68;P33
【圖文】：

逡逑四湖流域概況如圖２－１所示。逡逑南四湖周圍濱湖洼地主要指地面高程在３６．７９ｍ以下地區(qū)，總面積約３９６９ｋｍ２，逡逑這些區(qū)域地勢平緩低洼，受湖泊水位的頂托影響，自排困難，澇水基本由泵站提逡逑排入河（湖），由于湖內(nèi)水體滲透，濱湖區(qū)地下水位基本在地面高程下０．２？０．３ｍ逡逑左右，降雨下滲少，產(chǎn)流量大，南水北調(diào)工程運行以后將進一步提升濱湖區(qū)地下逡逑水位。逡逑１１５°邋０’（廣東邐０＊０＂東邐１邋丨邋７°邋０？０？東逡逑邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐逡逑Ｎ逡逑Ａ逡逑ｏ’（Ｔ北－邐－３６ｎ逡逑；３５r>——逡逑▲sE逡逑—芏費河淹逡逑３．ｒ邋0，0＊北－Ｌｉ＾．n鎖以下戒焌－他邐－３．ｒ邋ｏ，（Ｔ」ｔ逡逑１邐１m謨蚍躲蹂義希椋椋椋潁鎩錚⒍危酰蟈澹鎩婀鉕嗗巍跡保貳＃鎩錚宥義賢跡玻蹦纖暮饔蚋趴鐾煎義希玻澹采緇峋酶趴鰣義夏纖暮饔蚰詮舶ㄉ蕉�、江隋帰河南、安毁~氖」玻常哺鍪�、县及区。山辶x隙〖媚謝紡纖暮植跡興星鼐諏饔蚍段�，总面积９ＡP玻保耄恚玻煎義狹饔蜃苊婊模常埃罰

本文編號：2719022