3.2.2　降低洪泽湖水位对淮河中游洪涝的影响分析

3.2.2.1 基本思路

洪泽湖高水位影响了淮河中游的洪涝水排泄，那么降低洪泽湖水位会对中游产生多大的影响呢？假定淮河干流河道为现状，洪泽湖出口和下游河道规模满足蒋坝控制水位的要求，即入洪泽湖洪水在控制水位以下可全部下泄。在这种情况下，运用恒定流和非恒定流两种方法来分析对中游洪涝的影响。

3.2.2.2 恒定流分析计算

控制蒋坝水位分别为12.5m、13.0m、13.5m，流量采用3000～9000m3/s（级差1000m3/s），推算浮山、吴家渡水位，并分析对淮河干流沿程水位的影响。

图3.2-1　淮河干流中游设计水面线、中等洪水水面线、平槽流量水面线（王家坝—蒋坝）

经分析，影响面上排涝时（自排，下同）的浮山水位为14.5m，吴家渡水位为16.5m，相应淮河干流流量不到3000m3/s。经计算，蒋坝控制水位由13.0m降低到12.5m，即蒋坝水位降低0.5m，在淮河干流流量3000～9000m3/s级配时，计算出的浮山水位降低0.102～0.015m，吴家渡水位降低0.066～0.004m；蒋坝控制水位由13.5m降低到12.5m，即蒋坝水位降低1m，在淮河干流流量3000～9000m3/s级配时，计算出浮山水位降低0.303～0.048m，吴家渡水位降低0.185～0.017m。

由此可见，在假定工况情况下，降低洪泽湖水位对降低淮河干流浮山以下沿程水位作用较为明显，对降低淮河干流吴家渡附近水位作用较小；当流量大于3000m3/s时，无论是控制蒋坝水位由13.0m降低到12.5m，还是控制蒋坝水位由13.5m降低到12.5m，吴家渡水位都高于面上排涝要求的水位，对解决面上排涝作用不大。

恒定流计算结果见表3.2-1～表3.2-4。

表3.2-1　控制蒋坝水位13.0m与12.5m时浮山水位变化

表3.2-2　控制蒋坝水位13.0m与12.5m时吴家渡水位变化

表3.2-3　控制蒋坝水位13.5m与12.5m时浮山水位变化

表3.2-4　控制蒋坝水位13.5m与12.5m时吴家渡水位变化

3.2.2.3 非恒定流分析计算

按照控制蒋坝水位不超过12.5m、13.0m、13.5m洪水演进的计算结果与按照现行防汛调度预案作为控制条件的计算结果比较，分析淮河干流吴家渡以下沿程水位的变化。计算以1991年、2003年实际发生的洪水为例。

1.洪水演进数学模型

洪水演进数学模型采用河海大学研制的《蚌埠—洪泽湖洪水演进数学模型》。该模型淮河干流河道采用一维方法进行模拟；沿淮河的行洪区，考虑流速的变化，采用二维的方法模拟；沿洪泽湖四周概化27条河道，采用一维方法模拟；女山湖、七里湖、陡湖及沿洪泽湖四周的380个圩区，采用零维模拟；洪泽湖采用完全的二维模拟。

（1）零维模拟。对于女山湖等湖区和圩区建立零维区域，它们对洪水行为的影响主要表现在水量的交换，动量交换可以忽略，反映洪水行为的指标是水位，水位的变化规律遵循水量守恒原理，流入区域的净水量等于区域内的蓄量增量，即利用水量平衡原理可得

式（3.2-1）表示进出蓄洪区内的水量等于其内的蓄量变化。A（z）为蓄洪区内水面面积，一般为水位的某种函数关系。对方程式（3.2-1）离散后为

（2）一维模拟。描述河道水流运动的圣维南方程组为

式中：q为旁侧入流；Q、A、B、Z分别为河道断面流量、过水面积、河宽和水位；VX为旁侧入流流速在水流方向上的分量，一般可以近似为零；K为流量模数，反映河道的实际过流能力；α为动量校正系数，是反映河道断面流速分布均匀性的系数，当河道只有一个主槽时；α=1.0，当河道有若干个主槽和滩地时，在主槽和滩地摩阻比降相等的假定下，可得α=；n为主槽和滩地的分块个数；Ai、Ki为第i分块的过水面积与流量模数。

（3）二维模拟。湖泊、行洪区的水流采用二维浅水波方程来描述：

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式中：Z为水位；u、v分别为x与y方向上的流速；U、V分别为x与y方向上的单宽流量；V→为单宽流量的矢量，|V→|为它的模，|V→|=；q为考虑降雨等因素的源项；g为重力加速度；c为谢才系数；f为柯氏力系数；τωx、τωy分别为风应力沿x和y方向的分量，可采用式（3.2-5）计算；ρa为空气密度；cD为阻力系数；W→为离水面10m高处的风速矢量。

（4）全流域的联解方法。流域洪水运动模拟由零维、一维、二维模拟所组成，各部分模拟必须耦合联立才能求解，各部分模拟的耦合是通过“连系”来实现的。“连系”就是各种模拟区域的连接关系，主要是指流域中控制水流运动的堰、闸及行洪区口门等，连系的过流流量可以用水力学的方法来模拟。

2.数模计算结果

对于1991年洪水，控制蒋坝水位不超过12.5m、13.0m、13.5m洪水演进的计算结果与按照现行防汛调度预案作为控制条件洪水演进的计算结果比较。控制蒋坝水位不超过12.5m时，浮山水位降低0～0.13m，吴家渡水位降低0～0.013m；控制蒋坝水位不超过13.0m时，浮山水位降低0～0.055m，吴家渡水位降低0～0.01m；控制蒋坝水位不超过13.5m时，浮山水位降低0～0.007m，吴家渡水位降低0～0.003m。

对于2003年洪水，控制蒋坝水位不超过12.5m、13.0m、13.5m洪水演进的计算结果与按照现行防汛调度预案作为控制条件洪水演进的计算结果比较。控制蒋坝水位不超过12.5m时，浮山水位降低0～0.50m，吴家渡水位降低0～0.015m；控制蒋坝水位不超过13.0m时，浮山水位降低0～0.44m，吴家渡水位降低0～0.014m；控制蒋坝水位不超过13.5m时，浮山水位降低0～0.31m，吴家渡水位降低0～0.009m。

由此可以看出，对于1991年、2003年洪水，降低蒋坝水位到12.5m，淮河干流吴家渡水位过程变化较小，对解决面上的排涝作用不大。

非恒定流计算1991年、2003年洪水过程线比较见图3.2-2～图3.2-13。