（水利工程专业论文）洪泽湖以上中长期来水预报模型研究及应用.pdf

工程硕士研究生姓名：张领见指导教师：李致家教授工程领域；水利工程 摘要：淮河是我国七大江河之一，洪泽湖位于淮河干流中游末端，承接上中游1 5 8 万 平方公里流域面积的汇水，是淮河中下游调节水量的重要枢纽。洪泽湖除了担负着保护淮河 下游地区的重要防洪任务外，同时还是江苏省苏北地区最大的蓄水水库，其蓄水量的多少直 接影响着苏北特别是淮北地区的水资源供应量。作为防汛防旱指挥决策的重要非工程措施之 一，开展中长期径流预报的研究已是一项十分必要和迫切的工作。本文就此进行了尝试和探 讨，并取褥了较好的成果。 中长期来水预报是根据前期流域下垫面条件、预报断面的入流过程以及相关的水文气 象要素，采用统计分析方法，结合物理成因分析，对未来旬的逐日过程( 中期) 和月的旬过 程( 长期) 的流量进行科学的预测。目前适用于生产实际的中长期水文预报方法主要是在前 期环流形势分析、海温特征分析和预报流域水文要素分析基础上的多元统计预报方法 本文在分析洪泽湖以上流域气象、水文特性的基础上，采用多元统计预报方法对洪泽 湖以上流域旬月来水进行预报。统计预报方法采用线性动态系统模型、气象因子法、历史典 型相似分析等多种方法，并根据各模型的模拟精度确定权重，对各模型的预报值进行加权平 均，得到一个综合的预报值。其中气象因子法选取北太平洋海温、北半球5 0 0 h p a 和l o o h p a 3 个气象要素场作为相关因子，采用统计方法进行洪泽湖以上来水量预报。本文采用建立的预 报方程对洪泽湖2 0 0 0 - 2 0 0 3 来水年进行了试报，效果均较好，预报结果可供实际工作借鉴。 关键词：洪泽湖、来水量预报、模型构建、水资源 t h es t u d yo nm o d l eo ft h em e d i u m - t e r ma n dl o n g - t e r m h y d r o l o g y r u n o f f f o r c a s t i n gu p w a r d sh o n g z e l a k e c a n d i d a t e ：z h a n gl i n g j i a n d v i s o r ：p r o l iz h i j i a 一e 晖f i e l d ：h y d r a u l i c e n g i n e e r i n g a b s h 薯c t ：n u a i h er i v e ri so n eo f t h es e v e ng r e a t e s tr i v e r si nc h i n a 1 0 n g z el a k ei s l o c a t e di nt h em i d d l er e a c h e st e r m i n a lo fa u a i h em a i ns t r e a m ，a c c e p t i n gw a t e rc o m e f r o mt h eu p p e ra n dm i d d l er e a c h e sw i t h1 5 8 0 0 0 时d r a i n a g ea r e si ti sak e yp r o j e c t f o rr e g u l a t i n gm i d d l e a n dl o v e rr e a c h e sw a t e rv o l u m e h e n g z el a k en o to n l yt a k e s o nf l o o d c o n t r o ld u t yi nt h el o w e rr e a c ho fh u a i h er i v e r ，b u ta l s ob e c o m e st h el a r g e s t s t o r a g er e s e r v o i ro fn o r t hr e g i o ni nj i a n g s h up r o v i n c e t h es t o r a g ev o l u m ed i r e c t l y a f f e c t st h ew a t e rs u p p l yf o rn o r t hr e g i o ni na n h u ip r o v i n c e a so n eo ft h ei m p o r t a n t n o n - p r o j e c tm e a n s ，t h em e d i u m - t e r ma n dl o n g - t e r mr u n o f ff o r e c a s t i n gn e e dd e v e l o p e d n e c e s s a r i l ya n du r g e n t l y t h ep a p e rm a k e ss o m er e s e a r c ho nt h i si s s u e ，a n dg a i n s s o m ec h e e r i n gr e s u l t s t h em e d i u m - t e r ma n dl o n g - t e r mr u n o f ff o r e c a s t i n gi s t h et e c h n i c a lw a yt o f o r e c a s tt h ef u t u r ed a i l yo rt e n - d a y sr u n o f fp r o c e s sa c c o r d i n gt ot h ep r e c e d i n g c o n d i t i o no fr e s e a r c hb a s i n ，t h ei n p u tr u n o f fp r o c e s so ff o r e c a s t i n gc r o s ss e c t i o n a n dr e l e v a n th y d r o m e t e o r o l o g yf a c t o r s ，t h r o u g hs t a t i s t i ca n da n a l y t i cm e t h o d sa n d p h y s i c a lg e n e t i ca n a l y z i n g a tp r e s e n t t h ep r a c t i c 曲l em e d i u m t e r ma n dl o n g - t e r mh y d r o l o g yf o r e c a s t i n g m e t h o di sam u l t i s t a t i s t i cf o r e c a s t i n gt e c h n i q u eb a s e do np r e c e d i n gc i r c u m f l u e n c e a n a l y s i s ，s e at e m p e r a t u r ec h a r a c t e ra n a l y s i sa n dh y d r o l o g ye l e m e n t sa n a l y s i sa b o u t f o r e c a s t i n gb a s i n t h ep a p e ra d o p t st h em u l t i 。s t a t i s t i cf o r e c a s t i n gm e t h o dt of o r e c a s ti n p u tr u n o f f o ft e n - d a y sa n dm o n t hw h i c hd e p e n d so nt h eh y d r o m e t e o r o l o g yc h a r a c t e ro ft h eb a s i n u p w a r d st h eh o n g z el a k e t h es t a t i s t i cf o r e c a s t i n gm e t h o di n v o l v e sm a n ym e t h o d sa n d m o d e l si n c l u d i n gt h eg r a d u a l l yo p t i m i z i n gm e t h o d ，s t a b l ea r m a ( p ，q ) m o d e l ，l i n e a r d y n a m i cs y s t e mm o d e l ，m e t e o r o l o g yf a c t o r sm e t h o da n d s oo n a f t e rf o r e c a s t i n g t h r o u g hs t a t i s t i cf o r e c a s t i n g m e t h o d ，w ec a nd e c i d et h ef o r e c a s t i n g r e s u l t s 7 w e i g h t o fe a c hm e t h o dt h r o u g hs i m u l a t i n gp r e c i s i o n ，a n dw e i g h t e da v e r a g ee v e r ym e t h o d s f o r e c a s t i n gr e s u l t ，t h e n ，w ec a ng e tas y n t h e t i c a la n dr e l a t i v e l y r e a s o n a b l e f o r e c a s t i n gr e s u l t t h ep a p e rs e l e c t st h r e ef a c t o r st h es e at e m p e r a t u r eo fn o r t h e r n p a c i f i co c e a n ，t h e5 0 0 h p aa n d1 0 0 h p aa i rp r e s s u r eo nn o r t h e r nh o m i s p h e r ea st h e m e t e o r o l o g yf a c t o r s ，a n du s e ss t a t i s t i cf o r e c a s t i n gm e t h o dt of o r e c a s tt h ei n p u t r u n o f fv o l u m eo nt h eb a s i nu p w a r d st h eh o n g z el a k e g o o de f f e c ta r eg a i n e do n f o r e c a s t i n gt h ei n p u tr u n o f fv o l u m eo f2 0 0 2a n d2 0 0 3t h r o u g hi n t r o d u c i n gi n t ot h e f o r e c a s t i n gf u n c t i o n sb u i l di nt h i sp a p e ra n dt h ef o r e c a s t i n gr e s u l t sc a nb e r e f e r e n c e di na c t u a lw e r k k e yw o r d s ：h o n g z el a k et h er u n o f ff o r e c a s t i n g m o d e ls t r u c t u r ew a t e rr e s o u r c e 学位论文独创性声明： 本人所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果尽我所知，除了文中特另l i 加以标注和致谢的地方 外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果与我一同工 作的同事对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并 表示了谢意。如不实，本人负全部责任 论文作者( 签名) ： 主撞筮! 星么 年月 日 学位论文使用授权说明 河海大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国 学术期刊( 光盘版) 电子杂志社有权保留本人所送交学位论文 的复印件或电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保 存论文本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在 保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅。 论文作者( 签名) ：；丝! 竺盈! 翌2年 月日 河海大学工程硕士论文 洪泽湖以上中长期来水预报模型研究及应用 1 1 问题的提出 第一章绪论 江苏省地处江淮沂沭泗流域下游，l o 万k m z 的土地，承受了上游2 0 0 多万 k m 2 面积来水下泄，全省8 5 的地面处于洪水威胁之下，堪称“洪水走廊”，发生 大洪水时，极易洪涝并发，威胁巨大。江苏又位于南北气候过渡带，降雨时空分 布不均，空间分布上，水资源南丰北枯，东多西少；时间分布上，年际变幅较大， 少雨年份雨量不足多雨年份的二分之一，年内分配也很不均匀，6 至9 月降雨量 约占全年的6 0 以上。苏北地区上游来水年际、年内变化也很大，如洪泽湖枯水 年份的来水量只有丰水年份的二十几分之一，年来水量集中在6 9 月。遇到降雨 偏少及汛期来水偏迟、偏少的年份，全省特别是苏北地区易出现大面积旱灾，甚 至连年干旱，给全省经济造成很大损失。因此江苏省的防汛抗旱任务十分繁重。 淮河是我国七大江河之一，洪泽湖位于淮河干流中游末端、江苏省中西部的 淮安、宿迁两市境内，为我国第四大淡水湖泊，是淮河流域最大的拦洪蓄水湖泊。 它不仅承纳淮河上中游1 5 8 万k m 2 面积来水，同时还是江苏省苏北地区主要供 水水源，具有防洪、灌溉、航运发电、水产养殖、城镇港口供水等综合效益。洪 泽湖兴利蓄水位1 3 o o m ( 废黄河基面，下同) ，相应水面面积2 1 5 2j ( i f ；防洪警 戒水位1 3 5 0 m ，设计洪水位1 6 0 i n ，校核洪水位1 7 0 ，总库容1 3 5 亿酽。 洪泽湖主要入湖河流有淮河、怀洪新河、濉河、老濉河、徐洪河、新汴河、 池河等，汇集了上游约1 5 8 万k m 2 的来水，经洪泽湖调蓄后，主要有四条出路： 一是入江水道，设计流量1 2 0 0 0 m 3 s ；二是苏北灌溉总渠设计泄洪流量8 0 0m s ， 三是淮河入海水道，设计泄洪流量2 2 4 0 3 s ；四是分淮入沂，在淮河、沂河洪 水不遭遇的情况下，自二河闸从淮沭新河泄洪至新沂河入海，设计流量3 0 0 0 m v s 。目前4 条泄洪通道的总设计行洪能力1 5 2 7 0 1 8 2 7 0m 3 s ，防洪标准近1 0 0 河海大学工程硕士论文洪泽湖以上中长期来水预报模型研究及应用 年一遇。 洪泽湖不仅承担着调蓄淮河上中游洪水和保护淮河下游地区的重要防洪任 务外，同时还是江苏省苏北地区最大的蓄水水库，其蓄水量的多少直接影响着苏 北特别是淮北地区的水资源供应量。洪泽湖正常蓄水位1 3 o m ，相应蓄水量4 1 9 一 亿3 ，兴利蓄水量3 1 5 亿一。洪泽湖目前直接供水区域已覆盖了扬州、淮安、 盐城、宿迁4 个市，通过跨流域调水工程，其供水区域已延伸到江苏省最北部的 徐州、连云港2 个市。供水区域内涉及耕地1 3 3 多万k m 2 ，人口2 2 0 0 万，为苏 北地区农业灌溉、数十个县以上城镇生活、电厂等工矿企业生产及京杭运河苏北 段航运主要水源地。 另外，建设中的南水北调东线工程是以江苏现有的江水北调工程为基础，另 在京杭运河输水干线之西将建由金宝航道入洪泽湖，再经徐洪河北送的输水支 线，洪泽湖将成为南水北调东线工程的重要调蓄湖泊之一。为了给南水北调东线 工程提供更多的水源，尽可能向北如山东、天津等缺水地区多调水，洪泽湖的正 常蓄水位将要抬高，这将给洪泽湖的调度运用增加了新的难度，因此准确预报洪 泽湖以上来水量，根据来水量合理调度运用水利工程对做好我省淮河下游地区的 防汛抗旱以及为南水北调工程提供更多水资源具有十分重要的意义。 洪泽湖的防洪、供水安全，对于保护江苏省苏北地区人民生命财产安全，保 障经济社会的持续、稳定发展，具有极为重要的现实意义。建国以来，历届省委、 省政府高度重视水利工作，带领全省人民坚持不懈大搞水利建设，成了具有防洪 抗旱等综合功能的水利工程体系，为抗御水旱灾害、保证全省稳定发展发挥了重 要作用。但是国内外的多年实践表明，减免洪旱灾害损失，除了采取修建水库、 闸坝、泵站等水利工程措施外，比如上中游来水量预报( 包括短期、中长期来水 预报等) 、科学的调度决策等非工程措施在防汛抗旱工作中也起着相当重要的作 用。通过提前预测预报洪泽湖以上流域来水量的量级及径流过程，人们可以提前 采取措施，最终改变灾害的影响，以实现最大限度地减少灾害损失的目的。比如 2 河海大学工程硕士论文 洪泽湖以上中长期来水预报模型研究及应用 当预报淮河上中游将发生较大、大洪水时，可以提前采取措施，预降洪泽湖 水位，腾出库容迎击上中游洪水的到来，尽可能减轻淮河上中游洪水对洪泽湖周 边地区和下游地区的防洪压力，但又不能将上中游来水全部放掉，还应考虑洪泽 湖的蓄水问题，根据上中游来水量多少，在确保防洪安全的前提下，及时拦蓄上 中游来水，尽可能多储备水源，以保证洪泽湖下游地区用水需求，增加南水北调 工程北送水源，节省泵站翻水费用；当预测洪泽湖来水量较少时，洪泽湖蓄水又 较差，可以提前采取抗旱措施，如及早实施跨流域调水补湖补库，以减轻用水高 峰期的供水压力等。 江苏省防汛防旱部门早在2 0 世纪5 0 年代起就开展了洪泽湖以上短期洪水预 报。2 0 世纪7 0 年代省防办与华东水利学院( 现河海大学) 共同开发出用降雨径 流经验相关方法预报洪泽湖以上的洪水预报方案，该方案一直沿用至2 0 0 0 年。 因该方案对中等长历时单峰洪水预报精度较高，但对中等以下洪水、大洪水以及 特大洪水预报精度相对较低，2 0 0 1 年省防办与河海大学共同研制开发出“江苏 省淮河洪泽湖洪水预报及调度系统”预报软件，主要是采用新安江三水源模型并 借助于计算机技术来进行预报。以上方法主要是用来预报洪泽湖短期来水及径流 过程，目前短期径流预报的准确性、可靠性比较高。 随着社会经济的发展，国民经济各个部门特别是防汛抗旱指挥部门，对水文 预报提出的要求越来越高，不仅要求有正确的短期预报，而且要求有预见期更长 的中长期预报，不仅要求定性而且要求定量。如果能提前预报预测洪泽湖以上的 来水量的量级及径流过程，将对保障下游地区防洪、供水安全以及增加南水北调 工程北调水源都具有十分重要的意义。 鉴于此，借助于现代水文模拟以及计算机技术，开展洪泽湖以上中长期来水 预报系统的研究，并据此建立洪泽湖中长期来水预报系统，将成为江苏省防汛防 旱工作的一个非常有意义的课题。本论文就这一课题进行了初步的研究。 1 - 2 中长期水文预报发展状况 3 河海大学工程硕士论文 洪泽湖以上中长期来水预报模型研究及应用 中长期水文预报是根据前期水文气象要素，用成因分析与数理统计方法，对 未来较长时间( 中期：3 1 5 日；长期：1 5 日以上) 的水文要素进行科学的预测( 一 般包括年月径流总量预测和旬时间尺度的日过程预测) 。对来水量的中长期预报 而言，由于预见期增长，适用于短期预报的流域产汇流和上下游相关的方法原则 上已无法使用，通常需要采用考虑影响水文过程的各种因素或分析水文要素自身 演变规律的方法进行预报。 近代的中长期预报是十九世纪末、二十世纪初才开始出现的。“世界天气法” 首先应用于尼罗河下游的春汛洪水预报，其后又广泛应用到欧洲与北美一些国 家。上世纪三十年代，中国气象学家涂长望根据前期东亚大气活动中心的特征预 测后期长江水文情况的研究。五十年代，内蒙自治区水文总站根据杨鉴初1 9 5 1 年提出“历史演变法”作了黄河的长期洪水预报。水电部水文局分析了高空气象 因素对后期水文情势的影响，研究了华北地区中小河流的中期预报。长江水利科 学研究院根据东亚大气环流的前后期演变规律作了长江的长期的水文预报。六十 年代以后，由于气象学、海洋学等其它相关学科的发展以及新的探测手段的出现， 进一步发现了一些影响江河水量变化的因素。概率统计的发展则为揭示要素自身 演变规律、辨别各种影响因素的显著性以及影响因素之间的相互关系方面提供了 有力的工具。目前常用的方法归纳起来主要有：( 1 ) 应用前期环流进行预报。这 种方法也可称为天气学方法。这种方法主要是对大量的历史气候资料，主要是高 空环流的逐月平均形势与水文要素进行分析综合，概括出旱涝前期的环流模式， 然后再由前期特征作出后期水文情况的定性预报。或在前期月平均环流形势图上 分析与预报对象关系密切的地区与时段，从中挑选出物理意义明确、统计贡献显 著的预报因子。然后用逐步回归或其它多元分析方法与预报对象建立方程，并据 此进行定量预测。( 2 ) 应用前期海温特征进行预报。即分析历史海温资料与预报 对象的关系，概括出旱涝年前期海温分布的定性模式，或考虑海温在时间上与空 间上的连续性，在关键时段内挑选若干个点的海温作为预报因子，与预报对象建 河海大学工程硕士论文 洪泽湖以上中长期来水预报模型研究及应用 立回归方程并进行定量预报。( 3 ) 由太阳活动进行预测。主要是根据黑子相对数 1 1 年周期中的位相或分析黑子数与江河水量变化之间的关系对后期可能发生的 旱涝进行定性预测。( 4 ) 由其它天文地球物理因素进行预报。一些研究结果表明 地球自转速度的变化、行星运动的位置、火山爆发、臭氧的多少等对大气运动与 水文过程都有一定的影响，分析这些因素与水文过程的的对应关系后，也可由此 对后期可能发生的水文情况作出定性预估。( 5 ) 概率统计预报，简称统计预报。 即从大量历史资料中应用数理统计方法去寻找分析水文要素历史变化的统计规 律以及与其它因素的关系，然后运用这些规律来进行预报。十九世纪前半叶，主 要局限于一般的相关、回归分析，最近二三十年来，由于随机过程、信息论、多 元分析技术、时间序列分析以及计算技术的迅速发展，使得统计预报得到很大发 展，大体上可归纳为两类：多元分析和时间序列分析。 1 3 研究的目的和意义 洪泽湖作为淮河中游平原巨型水库，是一个集防洪、灌溉、航运、渔业、水 力发电和城镇港口供水综合利用的湖泊水库，也是规划中南水北调东线工程的调 蓄湖泊之一。因此洪泽湖的调度不仅要考虑上游来水的安全下泄，同时还要尽 可能提高洪水资源的利用率，减少泵站抗旱抽水量，尽可能降低翻水费用。洪泽 湖是江苏苏北淮沂灌区的主要供水水源，若按兴利水位蓄足，可用水只有3 1 亿 m 3 ，而该灌区仅春播期及6 月份农业栽插用水高峰期，需水量就达6 p - 7 0 亿m 3 ， 缺水达3 0 _ q o 亿一，这就得靠淮河桃花汛或梅雨的部分洪水来补充，如果不发 生桃汛，梅雨又姗姗来迟，则就得通过江都等大站梯级抽引长江水源解决缺口。 因此，做好洪泽湖的洪水优化调度，趋利避害，尽可能提高洪水资源的利用率， 是取得防汛抗旱主动权的重要环节。 本文研究的目的，就是借助于当前中长期水文预报技术，在认真分析洪泽 湖以上流域特征、水文特性、工程调度等基本情况的基础上，利用洪泽湖以上流 域历史资料，研究分析适合该流域水文特性的来水量预报方法，并根据预报结果， 河海大学工程硕士论文洪泽湖以上中长期来水预报模型研究及应用 结合江苏省水利工程调度方案，科学合理调度水利工程，为洪泽湖及整个淮 河下游地区的防汛防旱调度决策提供技术支持。 6 河海大学工程硕士论文洪泽湖以上中长期来水预报模型研究及应用 第二章流域水文概况及有关水利工程 调度方案 2 1 流域概况 淮河流域地处中原，流域面积1 8 9 万k i n 。淮河发源于河南省桐柏山，流经 安徽、江苏，在江苏省三江营流入长江，干流全长1 0 0 0 k m 。流域分上、中、下 游，洪河口以上为上游。河首位于两岗之间，落差大，水流急；洪河口至洪泽湖 三河闸为中游，河道坡降平缓，沿干流两侧多湖泊洼地，是淮河上中游洪水滞蓄 回旋的地方，当淮河干流达到一定洪水位时，就先后启用行洪蓄洪，以减轻两岸 防洪的压力，同时也可蓄水灌溉；三河闸以下为下游。淮河水系见图2 一l 。 图2 - l淮河水系简图 淮河水系的地形大体由西北向东南倾斜，淮南山区则向北倾斜，其西南为山 丘区，约占总面积的三分之一，其余为平原、湖泊和洼地。西部的伏牛山、桐柏 山一般高程2 0 0 - 3 0 0 m ，南部的大别山一般高程3 0 0 5 0 0 m ，丘陵主要分布在山区 的延伸部分，高程5 0 - 2 0 0 m ，淮北为广大平原，般高程1 5 - 5 0 m ，下游的水网区 一般高程2 - l o m 。 7 河海大学工程硕士论文洪泽湖以上中长期来水预报模型研究及应用 淮河上中游支流众多，流域面积大于2 0 0 0 k m 2 的一级支流有1 6 条，其中南 岸有史、淠河等9 条，均为山丘区河流，源短流急，雨量充沛，水势凶猛，北岸 有洪汝河、沙颍河、涡河等7 条，除洪汝河、沙颍河、奎濉河上游有部分山丘区 外，其余均为平原河道。沙颍河发源于伏牛山区，是淮河最大支流，集水面积4 万平方公里。洪泽湖承接淮河上中游1 5 8 万k f f 来水，是连接淮河中下游，调 节水量的水利枢纽。其最大蓄水面积约3 7 0 0 1 m ，排水出路有入江水道、苏北灌 溉总渠、淮沭河以及新开挖的淮河入海水道。 2 1 1 流域气候特征 淮河水系的气候特点是气候分明，地处南北气候过渡带，属亚热带向暖温带 过渡区，影响本水系的天气系统众多，既有北方的西风槽和冷涡，又有热带的台 风和东风波，还有本地产生的江淮切变线和气旋波，因此气候多变。东亚季风是 影响气候多变的主要因素，季风的迸退形成了四季的差异和降水的多寡。 2 2 2 流域降水特征 淮河水系年平均降雨量9 1 0 毫米，降雨时空分布不均，在地域分布上，南部 大北部小，山区大平原小，平原区是沿海大、内地小。多年平均年降雨量南部大 别山区可达1 5 0 0 m m 以上，两北部靠近黄河沿岸地区仅6 5 0 m m ，在时间分配上， 年际年内分配极不均衡。汛期6 - 9 月雨量占全年雨量的6 3 左右。冬季( 1 2 月 次年2 月) 降雨量最小，占1 0 以下。降雨量年际变幅也很大。山区多雨年与少 雨年相差3 4 倍，平原区则达4 5 倍。淮河年径流量以干流入洪泽湖的控制站蚌 埠( 吴家渡) 站为代表，年径流量多年平均为2 7 6 亿m 3 ，但年际变化很大，年径 流量可达6 3 7 亿m 3 ( 1 9 5 4 年) ，最小年径流量只有2 6 9 亿m 3 ( 1 9 7 8 年) 变幅达 6 1 0 亿m 3 ，丰枯年份相差2 3 倍之多。淮河年径流量年内分配也不均匀，汛期6 9 月径流量占全年径流量的6 3 以上。 2 1 3 洪泽湖以上水系情况 洪泽湖以上淮河上中游两岸河流众多，直接入淮河的较大支流近3 0 条。南 8 河海大学工程硕士论文洪泽湖以上中长期来水预报模型研究及应用 岸支流都发源于大别山区和江淮丘陵区，属山区河流、河短、坡陡、流急，降雨 后水量汇集快。大的支流主要有潢河、自露河、史灌河、淠河、东淝河等，在支 流上游建有南湾、梅山、佛子岭、响洪旬、鲇鱼山等多座大型水库。北岸为广阔 的淮北平原，主要支流有洪汝河、沙颍河、涡河等，支流大多源远流长，除洪汝 河、沙颍河发源于伏牛山区外，其余都是平原河道，在洪汝河、沙颍河上游也建 有薄山、板桥、昭平台等多座大中型水库。淮北主要支流上分段建有水闸，节节 控制流量。 洪泽湖入湖河流上均建有水文站，可以控制其上游来水，洪泽湖入湖河道基 本情况详见表2 - 1 。 表2 1 洪泽湖入湖河道基本情况 长度集水面积 水系 河名起迄地点 控制站 ( 公里) ( 平方公里) 淮 河 干淮河河源一蚌埠闸 6 3 9 蚌埠闸以上 1 2 1 3 3 0 流 蚌埠闸一 1 8 5 浮山以上 1 2 3 9 5 0 洪泽湖口 洪 蚌埠闸一 泽 洪泽湖口 1 8 5浮山以上1 2 3 9 5 0 湖 洪泽湖口一 1 8三河闸以上1 5 8 1 6 0 区 池河 三河闸 间 洪泽湖口一 1 8 三河闸以上1 5 8 1 6 0 三河闸 5 7明光以上3 4 7 0 明光一淮河 怀洪新河 涡河何巷一 1 2 5峰山以上1 2 0 0 0 ( 崇潼河)洪泽湖漂河洼 新汴河团结闸一洪泽湖 1 4 团结闸以上 6 5 6 2 濉河 泗洪以上2 9 9 1 老濉河 泗洪以上6 3 5 安河 金锁镇一洪泽湖3 3 金锁镇以上 ( 徐洪河) ( 废黄河以南) 1 8 9 0 安河 金锁镇一洪泽湖 3 3 金锁镇以上 1 8 9 0 ( 徐洪河)( 废黄河以南) 9 2 8 2 滨湖区间 9 河海大学工程硕士论文洪泽湖以上中长期来水预报模型研究及应用 2 1 4 洪泽湖以下主要防洪灌溉捧涝工程体系 洪泽湖位于淮河干流中游未端，是连接中下游的平原湖泊，总库容1 3 5 亿 m 3 ，是淮河流域最大的拦洪蓄水湖泊，不仅承纳淮河上中游1 5 8 万k m 2 里面积 的来水，同时还是江苏省苏北地区主要供水水源，是淮河中下游调节水量的重要 枢纽。主要的入湖河道有7 条，包括淮河干流以及南、北区间的6 条支流。淮北 区间大的支流有怀洪新河( 崇潼河) 、新汴河、濉河、老濉河、徐洪河( 安河) 等；淮南区问大的支流有池河等。主要出湖河道有淮河入江水道、苏北灌溉总渠、 淮河入水道和分淮入沂。洪泽湖防洪灌溉排涝工程示意图见图2 - 2 。 。圣5 ，器”z ，：。j2 “：i圣，1 酝1 ”t 。：。r。! 鬈蝴i 茹。、品阿。漏翥阿站。一；，之赞 ；、1 三瑟一、耕菇着卿嫂r 1 稿蝗：一 _ i 洪泽湖 胁 戈霉站q ：。蟹擎= 站 淮垦”哪，萤型器：。麓三私毛彳 一； 直量挚马狮戈引1 9 征婀。e 二弋一道1 i 籍 1 赢。i 。h 、_ ，舞_ _ 工辅j 赫； 和- 盒灌? 篓m ；。錾；p “”。荸。巴r 4 。一| 5 ：= 精i 磊 ， ” 1 5 一爵蔷”， j r 1 嚣簿扛都嚣；5 ；辩。 诲 赶_ 扛都站q =：s。 o f 。垃蠹焉r 扩逐埘浔- 长 麓膏港俺口= 7 啊；：。_ - _ + _ 。_ - h 。_ 。_ _ 。一 膏礓旺纽 。 江 图2 2 洪泽湖以下防洪灌溉排涝工程示意图 ( 1 ) 淮河入江水道 淮河入江水道是淮河流域最大的泄洪通道，淮河上中游洪水经洪泽湖调蓄后 l o 河海大学工程硕士论文 洪泽湖以上中长期来水预报模型研究及应用 主要由入江水道入江，其控制1 ：3 门为三河闸，设计行洪流量为1 2 0 0 0 m 3 s ，沿途 经淮安、扬州两市的洪泽、盱眙、金湖、宝应、高邮、邗江和扬州郊区等8 个县 ( 市、区) ，入江水道同时还具有灌溉、供水、水产养殖、航运等多种综合效益。 ( 2 ) 苏北灌溉总渠 苏北灌溉总渠是淮河下游排泄洪水的出路之一，可分泄洪泽湖洪水8 0 0 d i s ，同时还具有灌溉、排涝、航运、城镇用水、发电等多种综合效益。沿途主 要有高良涧闸( 站) 、运东闸( 站) 、阜宁腰闸( 水电站) 、六垛南闸等控制工程。 高良涧闸是苏北灌溉总渠渠首工程，位于洪泽湖大堤上，上游洪泽湖，下游 灌溉总渠，初始设计流量7 0 0m 3 s ，经三次加固提高到8 0 0m 3 s ，主要作用排泄 淮河洪水8 0 0m v s ，经苏北灌溉总渠入海；补给里运河沿线灌溉、航运等用水； 解决苏北灌溉总渠沿线灌溉、航运、发电等用水；控制下泄流量，以利渠北地区 8 0 0 多姘和白马湖地区排涝。 运东闸其初始设计流量为7 0 0m 3 s ，加固后设计流量提高到8 0 0m 3 s 。主要 作用排泄经高良涧闸下泄的淮河洪水8 0 0i f s ；控制运东闸上游8 0 万亩和运东 闸下游1 2 0 万亩自流灌区的灌溉水位和水量；调节上、下游航运水位，配合其它 工程解决渠北高排区5 5 4k f f 的内涝以及白马湖地区的内涝。 阜宁腰闸设计排洪流量8 0 0 3 s 。主要作有排泄高良涧闸、运东闸下泄的 8 0 0 立方米每秒淮河洪水入海，配合东沙港排渠北高排区8 0 0 多k m 2 的内涝。 六垛南闸设计排洪流量8 0 0d i s 。主要作用可排泄经高良涧闸下泄的8 0 0 m 3 s 淮河洪水入海；控制上游水位，供盐城市的滨海、阜宁、射阳三县沿总渠灌 区用水；挡潮，防止海水倒灌；当洪泽湖水位低于1 3 5 m 时，而渠北地区需排涝 时，预降苏北灌溉总渠水位，以便东沙港闸排涝。 ( 3 ) 分淮入沂 跨越淮河沂沭泗两大水系，担负着排泄淮河洪水的任务，并可实现跨流域调 度灌溉用水，沿线主要有二河闸、淮阴枢纽( 淮阴闸、杨庄闸、盐河闸、淮涟闸、 河海大学工程硕士论文洪泽湖以上中长期来水预报模型研究及应用 中运河骨干枢纽) 。 二河闸是洪泽湖泄洪的主要控制口f 7 2 _ 一，也是淮水北调的渠首工程，设计 流量为3 0 0 0m 3 s ，校核流量为9 0 0 0m y s ，沂水丰、淮水枯时，沂水可经中运河、 二河从二河闸反向引入洪泽湖，引水设计流量为3 0 0 m 3 s ，校核流量为4 4 0 m y s 。 淮阴闸是分淮入沂淮阴枢纽的主要工程，设计流量3 0 0 0d s ，校核流量4 0 0 0 m 3 s ，灌溉引水设计流量4 4 0d s 。 杨庄闸是废黄河入海的控制工程，设计流量5 0 0m 3 s ，主要作用是汛期承担 排泄淮水和沂沭泗洪水，灌溉期可输送灌溉水解决废黄河两岸农田用水；枯水期 时控制中运河水位以利于航运。 盐河闸、淮涟闸主要为灌溉供水工程，设计流量分别为2 3 0m 3 s 、1 1 0m s ， 输运灌溉水解决沿线两岸农田用水。 ( 4 ) 淮河入海水道 淮河入海水道西起洪泽湖东侧二河闸，东至扁担港流入黄海，全长1 6 3 5 k m ， 设计行洪流量2 2 7 0m 3 s ，沿线控主要有二河新泄洪闸、入海水道大运河立交工 程、通榆河立交工程、海口南闸、海口北闸、调度闸、漫水南闸、漫水北闸等控 制制工程，主要功能是排泄淮河洪水，同时还具有排涝、冲污、灌溉、冲淤等多 种综合效益。 2 2 历史典型洪涝、干早年 江苏省地处淮河下游，又是南北气候过渡、中高纬度、海陆相三种过渡带的 重叠地区，特殊的地理位置，造成了我省水旱灾害频繁发生，且水灾年多于旱灾 年，建国以来，全流域大洪水年份有1 9 2 1 年、1 9 3 1 年、1 9 5 4 年，1 9 9 1 年、2 0 0 3 年，干旱的年份有1 9 5 9 年、1 9 6 1 年、1 9 6 2 年、1 9 5 6 年、1 9 6 7 年、1 9 7 8 年、1 9 8 8 年、1 9 9 2 年、1 9 9 4 年、1 9 9 7 年、1 9 9 9 年、2 0 0 0 年。现就建国以来典型特大洪 水、干旱年作简要分析。 2 2 1 特大洪水年 河海大学工程硕士论文 洪泽湖以上中长期来水预报模型研究及应用 1 9 5 4 年洪水本年夏季，淮河流域出现了长时间、大范围的梅雨。5 月5 日7 月底，出现1 2 次降雨过程，其中淮河上中游7 月份发生5 次暴雨过程，面 平均月降雨量5 2 5 m ，是常年同期的z 7 倍。 淮河于流上游息县出现5 次洪峰，经流域调节后淮滨以下各站洪水基本上为 一次大洪水过程。沿淮多个行、蓄洪区相继运用。受淮北大堤7 月2 7 日在风台 禹册溃决影响，蚌埠站于8 月4 日才出现洪峰，最高水位为2 2 1 8 m ，最大流量 1 1 6 0 0m 3 s 。蚌埠以下各站水位在上涨过程中，7 月3 1 日淮北大堤在五河县毛滩 决口，决口的洪水经崇潼河流入洪泽湖，8 月1 3 日崇潼河峰山站出现本年最大 流量2 4 1 0m 3 s ，淮水经崇潼河流入洪泽湖的水量为3 9 3 亿m 3 。由于毛滩决口， 浮山站于7 月3 1 日出现最高水位1 8 1 7 m ，最大流量1 1 0 0 0m 3 s ，此后水势下落。 7 月2 8 日入洪泽湖最大洪峰流量1 5 8 0 0m 3 s 。8 月1 6 日蒋坝最高水位1 5 2 3 m 。 三河闸最大泄量8 月6 日达1 0 7 0 0m 3 s ；由于入江水道大量行洪，8 月2 5 日高 邮湖最高水位达9 3 8 m 。据淮河水利委员会规划设计院1 9 8 6 年计算成果，1 9 5 4 年洪泽湖中波以上最大3 0 天、6 0 天洪量分别达5 2 2 亿一、6 3 9 亿一，分别相当 于5 0 、4 5 年一遇。 1 9 9 1 年洪水1 9 9 1 年淮河流域提前一个月进入雨季，5 月中旬7 月中旬 发生3 次大面积暴雨过程，淮河发生了建国以来仅次于1 9 5 4 年的全流域洪水。 降雨主要集中在5 月2 1 日飞月1 8 日、6 月2 8 日7 月1 5 日这两段集中降雨期 间内，尤以6 月2 8 日7 月1 1 日最为集中。6 月2 8 日7 月1 1 日雨区主要维持 在流域中南部，3 0 0 咖以上雨区在沿淮两侧及其以南，大别山区及里下河地区雨 量均在5 0 0 m m 以上。暴雨中心史河安徽省金寨县马宗岭站次雨量( 1 4 天) 1 2 0 0 r 吼， 江苏省兴化站也高达9 1 9 m 。 淮河水系6 、7 月发生两次大洪水。在淮河蚌埠以上先后启用了3 个蓄洪区、 1 4 个行洪区( 迸洪总量4 0 亿m 3 ) 以后，淮干正阳关、蚌埠站最高水位仍高达 2 6 5 2 m 、2 1 9 8 m ( 低于1 9 5 4 年) ，为建国后第2 高水位，最大流量7 4 8 0m 3 s 和 河海大学工程硕士论文洪泽湖以上中长期来水预报模型研究及应用 7 8 4 0m 3 s 。 7 月1 0 日入洪泽湖流量超过1 0 0 0 0 3 s ，7 月1 7 日蒋坝最高水位达1 4 0 6 m 。 三河闸5 月3 1 日开闸泄洪，最大泄量8 4 5 0m 3 s ；入江水道金湖最高水位低于 1 1 6 9 m ，超过历史最高记录0 5 0 m ：高邮湖最高水位9 2 2 m ，仅比1 9 5 4 年最高水 位低0 1 6 m 。归江三闸最大日平均流量分别为：万福闸7 7 7 0m v s ( 7 月1 1 日) ， 金湾闸1 3 3 0m 3 s ( 7 月1 2 日) 。太平闸1 0 7 0 3 s ( 7 月1 2 日) 。为加大洪泽湖 泄量，江苏省对入江水道新民滩阻水高滩实施了爆破清障，还首次启用淮沭河漫 滩分洪，最大分洪流量1 2 7 0m 3 s 。 据分析，1 9 9 1 年洪水，最大3 0 天洪量在正阳关、蚌埠以上约1 5 年一遇， 洪泽湖( 中渡) 以上接近2 0 年一遇。 2 0 0 3 年洪水- - 2 0 0 3 年淮河流域出现大面积和、长时间的暴雨，造成淮河 2 l 世纪的第一场大洪水。其中，发生在6 月下旬7 月下旬的主要暴雨过程，导 致淮河干流发生了1 9 5 4 年以来的最大洪水。从6 月1 9 日7 月2 1 日，淮河流域 连续出现5 次降雨过程，其中6 月2 8 日“7 月5 日的降雨过程为年度最大，其与 前后的4 次降雨过程相隔时间短，以至6 月2 9 日7 月1 2 日最大1 4 天雨量达 3 0 9 r m ，相当于9 1 年最大3 0 天雨量的7 9 ；最大2 1 天雨量为3 9 2 5 m m ( 6 月2 1 日“7 月1 1 日) ，比1 9 9 1 年最大3 0 天雨量3 8 9 哪还大。 淮河干流来水6 月下旬7 月下旬中大体可分为3 次洪水过程。在受怀洪新 河何巷闸首次开启分洪的影响下，干流蚌埠( 吴家渡) 于7 月6 日2 2 时出现年 最高水位2 2 0 5 m ( 超警戒水位1 7 5 m ，低于保证水位o 5 5 m ) ，相应的洪峰流量 为8 6 2 0m 3 s 。 受淮河干流洪水及区间暴雨洪水的共同影响，7 月9 日入洪泽湖洪峰流量达 1 4 5 0 0m v s ( 超过了1 9 9 1 年的1 2 3 0 0m 3 s ，小于1 9 5 4 年的1 5 8 0 0m v s ) 。洪泽 湖主要泄洪口门三河闸、高良涧闸、二河闸6 月2 8 日起相继全力投入泄洪。新 建成的淮河入海水道工程于7 月4 日2 3 时4 8 分首次开闸运用；分淮入沂工程也 1 4 河海大学工程硕士论文 洪泽湖以上中长期来水预报模型研究及应用 于7 月6 日开始分泄淮河洪水。在淮河入江水道、淮河入江水道、苏北灌溉总渠 及分淮入沂工程4 条行水通道全力泄洪的情况下，洪泽湖蒋坝站于7 月1 4 日出 现年最高水位1 4 3 8 m ，超过1 9 9 1 年最高水位1 4 0 6 m 。 2 0 0 3 年洪泽湖三河闸最大泄量9 4 2 0 立方米每秒，为建闸以来第2 大流量， 仅次于1 9 5 4 年的1 0 7 0 0m 3 s 秒，超过1 9 9 1 年的8 4 5 0m 3 s ；入江水道金湖最高 水位1 1 9 7 m ，超过1 9 9 1 年历史最高水位0 2 8 m ；高邮湖最高水位9 5 2 m ，超出 1 9 5 4 年最高水位0 4 1 m 、1 9 3 1 年历史最高水位0 0 6 m 、设计洪水位0 0 2 m 。入江 水道二河新闸最大流量达1 8 7 0m 3 s ，仅比设计流量少4 0 0m 3 s ；分淮入沂淮阴 闸最大流量达1 4 4 0m 3 s ，超过1 9 9 1 年的历史最大值1 2 7 0d s 。二河闸最大流 量3 2 5 0m v s ，也为历史最大值。 据淮河水利委员会水文局分析，2 0 0 3 年淮河洪水，蚌埠( 吴家渡) 站最大 3 0 天、6 0 天洪量重现期分别为2 1 年一遇和1 1 年一遇，