理论教育 鄱阳湖洪水调蓄分析及应用研究

鄱阳湖洪水调蓄分析及应用研究

时间:2023-08-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:鄱阳湖对五河入湖洪水具有较显著的削峰作用。表8.7-1给出了不同时段鄱阳湖对五河总入流洪水的调蓄量。受湖区库容限制,鄱阳湖对入湖洪水的调蓄作用主要集中在7d以下洪量。对比可知,鄱阳湖对1d洪量的调蓄作用最大,对30d洪量的调蓄作用最小。随入湖洪水历时的延长,湖区因水位抬高而增大了湖口下泄能力,使得鄱阳湖对五河入湖洪水的调蓄作用减弱。鄱阳湖对入湖洪水的调蓄作用还受长江干流顶托影响。

鄱阳湖洪水调蓄分析及应用研究

鄱阳湖水位变化受五河和长江来水双重影响,汛期(4—9月)长达半年之久。五河入湖主汛期为4—6月,年最大流量出现在4月、5月、6月的几率分别为13.5%、18.4%、52.6%。当五河出现大洪水时,长江上游尚未进入主汛期,长江洪水顶托作用较弱,湖区水位不高;7—9月五河来量减少,但长江进入主汛期后来量增加,湖区水位受长江洪水顶托或倒灌影响而壅高,水位持续上升,维持较高水位。因此,鄱阳湖区年最高水位多出现在7—9月。

鄱阳湖对五河入湖洪水具有较显著的削峰作用。据1956—2014年实测资料,历年五河总入湖最大日平均流量14200~63500m3/s,多年平均流量32200m3/s;历年湖口出湖最大日平均流量7310~31900m3/s,多年平均流量15800m3/s。在鄱阳湖调蓄作用下,削减入湖洪峰流量4460~36800m3/s,多年平均流量16800m3/s,平均削减率约52.2%。

现选取历年鄱阳湖湖口超警戒水位(19.0m,冻结基面,本节下同)洪水过程,定义鄱阳湖对入湖洪水的调蓄能力为湖区调蓄量占入湖量的百分比。从最大连续1d、3d、5d、7d、15d、30d洪量角度分析鄱阳湖调蓄作用。

表8.7-1给出了不同时段鄱阳湖对五河总入流洪水的调蓄量。由表可知,随洪水时段的延长,湖区调蓄能力降低。鄱阳湖对1d洪量的调蓄作用最大,平均调蓄量19.0亿m3,调蓄能力56.5%;其次为3d洪量,平均调蓄量43.6亿m3,调蓄能力50.4%;7d以上洪量的调蓄作用明显降低,仅28.5%~42.0%。受湖区库容限制,鄱阳湖对入湖洪水的调蓄作用主要集中在7d以下洪量。

表8.7-1 鄱阳湖对不同时段总入流洪水平均调蓄量

图8.7-1给出了鄱阳湖对历年不同时段洪量的调蓄作用箱形图。

对比可知,鄱阳湖对1d洪量的调蓄作用最大,对30d洪量的调蓄作用最小。入湖洪水时段越长,箱形区间越大,中位线水平越低,反映出调蓄能力随洪量时段的增加而下降,且越不稳定,凸显出鄱阳湖对长历时洪量的调蓄能力存在显著的年际差异。由于五河主汛期为4—6月,此时长江水位偏低,长江干流顶托强度较弱。随入湖洪水历时的延长,湖区因水位抬高而增大了湖口下泄能力,使得鄱阳湖对五河入湖洪水的调蓄作用减弱。

鄱阳湖对入湖洪水的调蓄作用还受长江干流顶托影响。当五河和长江来水均较大时,长江干流水位偏高,顶托作用下导致湖口出流偏小,从而增大鄱阳湖调蓄作用;当五河来水较大,而长江干流水位较低时,湖口下泄能力增强,从而削弱鄱阳湖调蓄作用。

图8.7-1 鄱阳湖不同时段洪量调蓄作用箱形图

为区分长江干流来水大小对鄱阳湖调蓄能力的影响,选取鄱阳湖湖口站和长江上游汉口站(警戒水位,27.3m)同超警戒水位年份(1968年、1980年、1983年、1988年、1989年、1995年、1996年、1998年、1999年和2002年)(图8.7-2),以五河总入湖30d洪水过程进行调蓄能力分析,定义考虑长江干流顶托影响的湖泊调蓄能力为综合调蓄能力。

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图8.7-2 鄱阳湖湖口站及汉口站历年超警戒水位天数

由表8.7-2可知,在考虑长江洪水顶托影响下,鄱阳湖对入湖1d洪量的调蓄能力介于37.3%~58.8%之间,平均51.0%。对入湖最大3d、5d、7d、15d洪量的平均调蓄能力分别为44.5%、38.1%、32.4%和25.4%。就最大30d洪水过程而言,入湖洪量225.5亿~650.9亿m3,出湖洪量214.9亿~452.1亿m3,湖区调蓄洪量10.5亿~299.1亿m3,最低调蓄能力4.25%,最高调蓄能力51.5%,平均调蓄能力21.6%,在长江洪水顶托影响下,湖区调蓄能力波动较大。

为尽量消除长江洪水的顶托影响,选取五河入湖丰水年而长江干流枯水年,采用入湖洪水与长江来水的比值进行分析。其中入湖洪水采用五河加区间总入湖洪水,长江中上游来水以汉口站为代表。

表8.7-2 鄱阳湖湖区最大30d洪水综合调蓄量及调蓄能力

图8.7-3给出了鄱阳湖历年最大连续1d、3d、5d、7d、15d、30d来水洪量与汉口站洪量比值的变化过程。由图可知,最大连续1d、3d、5d、7d、15d、30d来水比值分别为0.93、0.76、0.66、0.60、0.50、0.40。拟综合选取比值大于均值的年份(1962年、1969年、1970年、1973年、1975年、1982年、1993年、1994年、2010年)作为五河偏丰而长江干流偏枯年份,可以认为此年份分析的鄱阳湖调蓄能力受长江洪水的顶托影响较弱或没有。

图8.7-3 1956—2014年鄱阳湖和汉口站极值洪量比值

选取年最大30d洪水过程进行调蓄能力分析(表8.7-3)可知,未考虑长江洪水顶托影响下,鄱阳湖对入湖最大1d洪量的调蓄能力介于46.7%~70.1%之间,平均59.8%。对入湖最大3d、5d、7d、15d洪量的平均调蓄能力分别为53.8%、48.2%、45.6%和33.8%。就最大30d洪水过程而言,入湖洪量393.8亿~562.8亿m3,出湖洪量337.6亿~482.1亿m3,湖区调蓄洪量80.6亿~394.8亿m3,最高调蓄能力51.4%,最低调蓄能力15.8%,平均调蓄能力26.6%。

表8.7-3 鄱阳湖湖区最大30d洪水调蓄量及调蓄能力

相比综合影响下的湖区调蓄能力,长江洪水顶托带来湖区最大连续1d、3d、5d、7d、15d、30d洪量的调蓄能力分别增加8.89%、9.38%、10.1%、13.1%、8.40%和4.95%。若以此定义长江洪水顶托及湖区自身调节对入湖洪水调蓄的相对贡献,则鄱阳湖一次大洪水过程中,湖区自身调节对最大连续1d、3d、5d、7d、15d、30d入湖洪量的调蓄贡献分别为81.4%、85.1%、82.6%、79.1%、71.2%和75.1%,平均贡献为79.1%;长江洪水顶托对最大连续1d、3d、5d、7d、15d、30d入湖洪量的调蓄贡献分别为18.6%、14.9%、17.4%、20.9%、28.8%、24.9%,平均贡献为20.9%。

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