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湖泊调蓄方案演算分析 摘要：武汉市新洲区涨渡湖流域河湖密布, 水系复杂, 水利工程众多, 确定合理的防洪排涝规划方案是保障该区域防洪安全的重点。为提出合理的规划方案, 文章构建河网规划概化图, 建立湖泊调蓄演算模型。通过分析现有防洪能力, 文章从增加调蓄能力、增加外排能力、高水高排三方面来拟定防洪排涝规划方案, 并进行演算。通过方案比选, 文章提出经济合理、技术可行的防洪排涝规划方案, 即方案4。通过湖堤加高加固、退渔还湖、湖区港渠整治、阻水建筑物改造和新建挖沟泵站, 涨渡湖涝水可由最短途径直接排入长江, 实现了分区排水的目标, 防洪排涝调度上更为灵活, 技术上更为合理;当泵站设计流量为60 m 涨渡湖流域位于武汉市新洲区南部，东抵举水河西堤，与黄冈市团风县隔河相望，西接倒水东堤，南依长江堵龙干堤，北邻新洲区汪集街，因“涨水为渡、落水为湖”而得名。流域河湖密布，水系复杂，水利工程众多，确定合理的防洪排涝规划方案是保障该区域防洪安全涨渡湖承接举、倒二水下游区间524 km涨渡湖区主要排水泵站为沐家泾一泵站 (设计排水流量47 m根据已批复的《武汉市新洲区涨渡湖、柴泊湖水利综合治理规划》:涨渡湖整体防洪标准为20年一遇，涨渡湖排涝标准为20年一遇15 d暴雨控制涨渡湖最高水位不超过20.5 m1 湖泊调蓄演算模型及方法考虑到涨渡湖流域水系的复杂性，本次拟采用明渠非恒定流圣维南偏微分方程组来模拟河道水位流量过程1.1 河网概化及断面划分依据流域河网水系结构、常规水流走向、现有流域内水利工程布局等因素，构建流域河网现状概化图，同时可根据流域防洪除涝存在的问题，在提出规划工程的基础上构建河网规划概化图，据此可求出流域内不同工况的各特征断面的水位及流量变化过程，为工程效果分析及工程规模的拟定提供定量的科学依据。河网概化和断面划分见图1。由图1可见主控闸站、调蓄湖泊、河渠分布等。倒水和举水上游概化渠共计24 km沐家泾一、二泵站由于距离较近，将其概化成1座泵站，流量按两者之和计;涨北1号、2号调洪闸由于距离较近，功能相似，将其概化成1座水闸，流量按两者之和计，根据计算经验，概化处理对计算结果影响很小。主港西北侧、涨渡湖西北侧和西南侧有排涝泵站，将其概化成点源入流;主港东部南北侧有多座排涝泵站，将其概化成线源入流，涨渡湖主湖自身40 km1.2 定解条件1.2.1 初始条件模型模拟前必须确定模拟时刻前一时刻各断面的水位和流量以便实现递推计算，因此，初始时刻各断面的水位和流量须事先赋值。本规划假设初始时刻河网处于静止状态，各断面流量接近于0，水位为规划起排水位。1.2.2 边界条件本次排涝系统入流开边界为东港、西港、概化中港和概化陶七港上游端。根据实测资料统计分析，本次采用典型年设计雨洪过程2 防洪排涝调度方案涨渡湖起排水位为19.0 m，最高控制水位为20.5 m。涨渡湖流域防洪排涝体系采取分区提排、联合自排、湖泊滞洪、灵活调度，先确保城镇和产业园区安全，再抢排农田渍水，最后排除湖泊涝水，尽量减少洪涝灾害损失。涨渡湖区外排站主要为蔑扎湖泵站和沐家泾一、二泵站。蔑扎湖泵站设计排涝流量50 m本次涨北调洪闸设置为可控建筑物，调度原则为:当主港来水流量大于144 m在来水流量小于144 m3 湖泊现状防洪能力分析基于现状工况，分析涨渡湖的现状防洪能力。现状工况指: (1) 所有闸站的过流能力均能达到设计状态。 (2) 入湖、入河洪水采用现状下垫面条件下的洪水过程。 (3) 湖容曲线按现状考虑。现状工况下，利用河网水力学模型分别对涨渡湖10年一遇、20年一遇、50年一遇设计洪水过程进行防洪调度模拟演算，得到河网各断面水位流量过程根据，现状工况下涨渡湖10年一遇最高洪水位为20.48 m, 20年一遇最高洪水位为20.83 m, 50年一遇最高洪水位为21.05 m。涨渡湖堤防现状堤顶高程超过21.5 m，若考虑1.0 m的超高，可以防御10年一遇洪水，这说明涨渡湖现状防洪能力不高。4 规划方案拟定4.1 方案设置考虑因素根据湖泊及所属流域的水系及水利工程情况，可采取如下3个方面的工程措施来提高湖泊防洪能力: (1) 增加调蓄能力。退渔 (田) 还湖;设置分洪内垸。由于湖泊保证水位难以提高，所以未考虑提高保证水位增加调蓄能力的情况。 (2) 增加外排能力。现有泵站增容;新建外排泵站;湖区港渠整治;河道上阻水建筑物改造。 (3) 高水高排。疏通上游港渠，将上游涝水直接由上游泵站排入倒水和举水，泵站可扩建或新建，减小下游涝水量。4.2 方案产生原则结合涨渡湖流域实际情况，对20年一遇的洪水，规划的原则是:尽量