太湖地区的圩及其对洪涝的影响

本文介绍了圩的概念,太湖地区圩区的现状,以及修圩筑提对太湖流域洪涝形势的影响,筑圩有效地抵御了洪涝,但对太湖流域的洪涝形势产生了影响;（１）洪涝调蓄水面积减少,流域调蓄能力下降;（２）河网的自然状况被破坏,引起洪涝泄流不畅;（３）人类活动影响了流域的交,汇流情况,排涝动力的增加使圩内汇流时间缩短。     

平原圩区磷素流失过程模拟

圩区是太湖流域平原区的主要地理单元,其磷素流失是造成平原区水污染的重要原因之一,定量模拟圩区磷素流失过程是非点源磷污染控制的重要环节.以太湖流域的典型圩区——尖圩为研究对象,根据物质守恒原理构建圩区磷素流失过程模型,模型考虑了圩区自然降雨、人工灌溉、洪涝排水、地面渗漏、作物需水、水面蒸发、沟渠磷素拦截等过程,充分体现了圩区系统磷素流失特征;通过已有研究案例、实地监测与野外调研相结合的方法确定模型参数;模拟结果表明:(1)与太湖流域平原非圩区相比,圩区的年度磷素流失量较低(-0.17~0.54 kg/(hm2·a)),并且年度差异显著;(2)人工灌溉与自然降雨是圩区磷素输入的主要渠道,其磷素输入量分别为0.27~0.69、1.05~1.19 kg/(hm2·a);水体下渗和洪涝排水是圩区磷素的输出途径,其磷素输出量分别为1.04~1.06、0.65~0.93 kg/(hm2·a).     

太湖平原圩区分类及圩区洪涝分析——以湖西区为例

以太湖平原湖西区为例,用聚类分析,对圩区进行了分类。结合地形条件,把圩分成3大类,8小类。并对圩区致涝原因进行了分析。结果表明:雨量、水面率、田面高程、排涝能力、圩堤高度、地形等足致涝主要原因。结合产流原理,设计三日不同降雨量,引入一分级指标M,对每一类圩的洪涝危险程度进行了分析计算,得出每一类圩在不同设计雨量下的危险程度。主要结论是:圩区受涝,更多的是人类活动的影响,地形高处不一定比地形低处安全;抽排能力不足和水面率小是圩内致涝的主要原因。     

太湖流域水质型缺水问题和对策

在对太湖流域水质状况进行分析的基础上,指出因水污染造成的水质型缺水问题在太湖流域十分严重,正常年份流域优质水资源缺水量在(20-35)×108m3之间. 如今后水质型缺水问题长期得不到解决,有可能影响流域经济社会可持续发展. 针对流域水质型缺水的特点,提出在加强流域水污染治理同时,太湖流域宜选择以长江、太湖和山区水库为主要水源地的长期供水格局,当前要抓紧建设“引江清水通道”,调引长江优质水资源入太湖. 同时鉴于太湖流域水环境承载能力有限的情况,建议流域沿江、沿海、沿杭州湾城镇的生活污水在二级处理的前提下,应实施流域尾水截流外排管道工程.     

太湖流域经济发展及其对洪涝的影响

太湖流域是我国最发达的地区之一,流域社会经济发展迅速,经济总量在全国占重要地位。太湖流域经济发展的特点是：经济发展迅速、城市化规模大、流域内区域差异明显。本文就经济发展所带来的洪涝问题做了分析,具体表现为：经济发展,地区承灾能力下降,洪涝灾害损失加大;土地利用变化,流域产水量增加,改变了洪涝形势;地面下沉影响了防洪工程的效益;圩区建设在发挥巨大的防洪除涝效益的同时,也带来负面效益。     

太湖流域水问题及对策探讨

系统回顾了太湖流域自古以来的治水历史和经验教训,详细介绍了新中国成立后太湖治理进展和取得成就,分析 了当前流域存在的主要水问题,指出流域仍存在防洪减灾能力偏低、水资源调控能力不足、水污染严重、水资源和水环境 承载能力偏低等问题．这些问题如不能得到及时解决,将成为今后流域经济社会可持续发展的严重制约因素．在此基础 上,提出了要加快构建流域防洪减灾体系、流域水资源调控体系、流域水生态环境保护体系、流域现代化管理和调度体系 等四大体系的对策,实现太湖流域水资源“引得进、蓄得住、排得出、可调控”的目标,以太湖流域水资源可持续利用支撑 和保障流域经济社会的可持续发展．     

基于Copula函数的太湖流域汛期洪涝灾害危险性分析

太湖流域位于长江入海口,地处中国沿海经济带和长江沿线内陆经济带的交汇处,是中国高度城镇化地区之一.流域汛期降水受到多重天气系统的影响,不同的天气系统带来时空分布各异的降水,给该地区城镇防洪排涝工作造成了巨大的挑战.本文基于Copula理论对太湖流域汛期洪涝风险进行研究,考虑了因降水主导因素不同所造成的流域洪涝风险的时空差异性.在时间角度,采用降水主导因素发生时间的概率分布,将汛期划分为梅汛期和台汛期;在空间角度,通过Copula函数,对研究区进行聚类划分;在此基础上,根据太湖流域防洪规划,对流域梅汛期和台汛期的洪涝风险进行分析.研究结果表明:①太湖流域的汛期划分为:6月24日7月21日为梅汛期,7月22日9月22日为台汛期;②根据各分区降水和太湖水位的联合分布函数拟合效果的优劣,在梅汛期,太湖流域被划分为P-Ⅰ区、P-Ⅱ区和P-Ⅲ区;在台汛期,整个流域的降水作为一个整体,不分区;③到2025年,太湖流域在梅汛期和台汛期出现排涝不利情境的风险概率分别为2.4%和1.1%.本文的研究方法可以为太湖流域设计暴雨的调整、洪水资源的利用以及防洪排涝实时调度的决策提供科学参考.     

太湖流域水文连通性:现状、研究进展与未来挑战

水文连通性作为连接河湖水体间物质、能量及信息传递与交换的关键纽带,对水环境、水生态和生境状况具有联动与触发反馈作用,已成为水文学、水利学和生态学等诸多领域的研究热点.太湖流域作为全国典型的流域性密集平原河网区,在快速城镇化背景下,河湖水文连通关系变化剧烈并引起了一系列生态环境效应.本文以水文连通性概念与内涵为背景,对太湖流域水文连通性研究进行了综述.太湖流域水文连通性评价方法以图论法、景观格局指数及水文连通性函数等方法联合使用为主,且聚焦于区域尺度研究;演变过程按人类活动影响强度大致划分为自然水系形成阶段、古代人类活动影响阶段和现代人类活动影响阶段;气候变化和人类活动共同影响着太湖流域水文连通性变化,近百年来水利工程建设和城市化进程等人类活动的影响尤为剧烈;良好的水文连通性有利于汛期减轻流域洪涝灾害及非汛期保障水资源供给,但水文连通性的提高对水环境和水生态的效应由于涉及因素众多尚存在争议.针对当前研究现状和存在问题,提出(1)平原河网区水文连通性的定量表征与评估是水文连通性研究的前提;(2)定量解析流域水文连通性的驱动机制是水文连通性研究的重点;(3)深入跟踪大型引水调水工程对流域水文连通影响及其效应是一项长期任务;(4)兼顾环境生态效应的水利工程生态化改造研究,开展工程控制背景下的流域水文连通多目标优化调控,是实现太湖流域洪水调蓄、水资源供给、水环境净化、生物多样性维持等生态系统服务协同提升的重要途径.     

对今后太湖研究工作的意见

通过对当前太湖流域治理结果的思考,认为在近的完成１０项工程后,为更好发挥工程效益,有些工作尚需要深入,可能出现的一些新问题要研究解决,提出今后研究的主要课题有：分区国土规划,远景水资源策略,流域水环境调度,水环境与地区经济,太湖和长江关系５个方面。     

论太湖平原洪涝灾害与水利工程问题和发展趋势

在分析研究太湖流域洪涝灾害成因及以围圩、筑堤、建闸为特点的圩区经济基础上,论述了近几十年来流域下垫面变化对流域水情的影响。总结了近40年来流域水利工程规划设计的经验与不足之处;展望了未来几十年流域水情变化发展趋势,特别是全球海平面上升对流域洪水蓄、泄方面的重大影响。指出在流域十大骨干水利工程的基础上,今后流域中新建骨干工程的关键目标是提高长江南岸、杭州湾北岸闭闸时段的排洪能力及建设吴淞挡潮闸,从而大幅度提高各潮周期内黄浦江净泄洪量;同时运用非工程措施,确保与充分利用区内洪水调蓄能力。     

城市化对平原河网水系结构及功能的影响——以苏州市为例

针对城市化对平原河网水系结构的影响所引起的洪涝灾害频发等一系列水文问题,以我国典型平原河网地区苏州市为例,根据不同城市化程度分为主城区、市辖区、其他市县区,基于1991、2001和2015年三期遥感影像与1960s、1980s和2010s三个时期的水系数据,应用RS/GIS等技术,构建水系结构参数指标,重点探讨了城市化对河网水系结构及功能的影响.结果表明：城镇用地迅速增长,主要以牺牲水田、水域等土地利用方式为代价,到2015年全区城镇用地面积所占比重已达到41.35%,土地利用类型的变化规律与城市化进程的差异性保持一致;水系结构变化主要受城市化影响,且基本与城市化进程呈现同步性.近50年来,全区的水面率、河网密度、支流发育系数、主干河流面积长度比、河网复杂度和河网结构稳定度分别减少了19.63%、6.91%、7.34%、1.06%、5.49%和7.87%,城市化水平与各指数均呈负相关关系;人类活动不仅直接影响河流功能,也间接地通过改变平原河网的水系结构导致其功能发生改变,如河网调蓄能力下降、河流生态功能受损等.该研究为城市化地区河流水系保护及防洪减灾提供参考与理论支撑.     

1993年太湖流域的洪涝灾害及水利工程的作用

1993年汛期太湖最高水位高居建国以来的第3位,仅次于1991年和1954年,达到4.51m(平均水位,下同),局部地区发生了洪涝灾害。本文对1993年太湖流域汛期的雨情和水情做了论述,并对1993、1991、1954年三个典型大水年的降雨和洪水特征作了比较。同时,还对洪涝灾害和水利工程的作用进行分析。太湖流域的雨季一般为5—7月,但是1993年汛期的降雨在时间上的分布有些异常。降雨集中在8月,而河道最高水位则出现在8月下旬。降雨的空间分布有以下3个特征:(1)上游地区的降雨集中在浙西山区;(2)太湖湖区的降雨量很大;(3)下游地区的降雨集中在淀泖和杭嘉湖地区。淀泖和杭嘉湖地区一些水位站的实测河道水位,比发生大洪水的1991年还要高。发生洪涝灾害的原因可归纳为,上游地区洪水来量大,当地的降雨强度高,以及下游河道排水不畅通。为了改进防汛调度和完善治理规划,需要对不同典型洪水年份的降雨和洪水模式做进一步研究。     

Input-output Balances of Nutrients and Plankton in a Flooded Area of the Lower Odra

The retention of particulate matter of the Odra River in flooded areas was estimated by determining suspended particulate matter (SPM) elimination and particle-bound nutrient retention in a polder area of the Lower Odra Valley national park. Water and suspended matter samples collected before, during, and after the 1997 summer flood at the inlet and the outlet of the investigated polder (Polder A/B close to Schwedt) offer the opportunity to balance the matter retention inside the floodplain. The maximum level of retained SPM (more than 80%) was calculated for the record flood of summer 1997, while in ordinary winter floods retention differs between 33% and 70%. Basic properties of the flowing particles like settling velocity, density, loss on ignition etc. change on their way through the polder area. In the investigated Polder A/B a retention of at least 50% of particle-bound phosphorus which was independent of the incoming suspended matter load from the Odra River was observed. The retention of particle-bound nitrogen and carbon varied seasonally to different extents. The presented balance demonstrates that particle-bound nutrient retention in polders is an important factor in the self-purification process of the river system. Some additional effort was done to study changes of plankton composition: during a joint field experiment in spring 1998, the authors determined biological parameters (abundance and biomass of phytoplankton and zooplankton) of water samples at polder inflow and outflow points.     

Comparison of hydrodynamic models of different complexities to model floods with emergency storage areas

A flood emergency storage area (polder) is used to reduce the flood peak in the main river and hence, protect downstream areas from being inundated. In this study, the effectiveness of a proposed flood emergency storage area at the middle Elbe River, Germany in reducing the flood peaks is investigated using hydrodynamic modelling. The flow to the polders is controlled by adjustable gates. The extreme flood event of August 2002 is used for the study. A fully hydrodynamic 1D model and a coupled 1D–2D model are applied to simulate the flooding and emptying processes in the polders and flow in the Elbe River. The results obtained from the 1D and 1D–2D models are compared with respect to the peak water level reductions in the Elbe River and flow processes in the polders during their filling and emptying. The computational time, storage space requirements and modelling effort for the two models are also compared. It is concluded that a 1D model may be used to study the water level and discharge reductions in the main river while a 1D-2D model may be used when the study of flow dynamics in the polder is of particular interest. Further, a detailed sensitivity analysis of the 1D and 1D–2D models is carried out with respect to Manning's n values, DEMs of different resolutions, number of cross-sections used and the gate opening time as well as gate opening/closing duration. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

鄱阳湖区水资源综合开发与治理

以鄱阳湖区自然条件为基础,分析了湖区水资源开发利用现状,水体污染现状以及水旱灾害,并对湖区２０００年与２０１０年的需水量及水质污染进行了预测,最后,对整个湖区水资源的综合开发治理作了较全面的规划。     

太湖河湖水系连通需求评价初探

水系连通需求分析是河湖水系连通战略研究的重要内容.水系连通需求指人类社会经济发展对水资源调配、防洪排涝、改善生态环境等方面的需求及对河湖水系健康的维护,它源于水系能够提供各种水生态系统服务功能的生态学特性.通过分析水系连通需求、水生态系统服务功能和水系连通工程之间的内在关系,认为水系连通需求评价可转化为对水生态系统服务功能的评价.运用水当量评价方法,建立了河湖水系连通需求评价的方法体系,并以河网地区的典型代表——太湖为例,定量评价了太湖在水资源调配、调蓄洪水、水环境净化和维持生境等方面的连通需求.结果表明,太湖水系年均连通需求最大的是净化入湖废污水需水量,其次为水资源调配需水量,而太湖调蓄洪水的需求减少;湖水自身净化需水量较大,且为一次性需水.水环境净化的需求需要通过降低污染物入湖量,进行湖泊生态修复等主要措施以及引清水增加环境容量这一辅助连通措施共同完成.水系连通需求的定量评价可为水系连通战略及工程的规划设计提供理论基础.     

多目标驱动的太湖调度水位研究

太湖是流域洪水集散地、水资源调配中心,也是长三角水生态环境的晴雨表,其水位高低影响防洪、供水、水生态、水环境等系统功能,使得太湖面临统筹调度问题日益凸显。本文以太湖为主要研究对象,基于多年实测数据,采用数理统计、河网水动力模型计算,分析流域降雨、进出湖水量和水生态环境演变规律及其与太湖水位的互馈关系,综合考虑不同调度期流域防洪、供水、水生态、水环境目标及其承受风险的时空差异性,优化太湖调度水位,并在此基础上提出太湖调度功能区划图。结果表明,在设计洪水和供水条件下,通过调度水位调整,统筹调控流域水工程,前期预降太湖水位,后期适抬太湖水位,实现太湖多目标调度,可有效保障流域防洪、供水和航运安全,改善河湖生态环境,共绘美丽太湖。     

Application of a wind-driven hydrodynamic model for the quantification of transport in an open boundary canal-lakes system in sw Friesland,The Netherlands

The south western lake district is a part of the boezem, a system of interconnected lakes and canals in the province of Friesland. The lake district has open boundaries with the other part of the boezem system. However, discharges in the boundary canals are unknown. These discharges are needed for modelling the phosphorus dynamics in the study area. Incidental water flow measurements gave a good indication of the complex water transport in the study area, but continuous water flow recording was not possible. Consequently, discharges could not be measured directly. In order to quantify the discharges, the water transport in the area was modelled by the application of a detailed wind-driven hydrodynamic model. In the model hourly mean values of wind data and water levels at the boundary locations were used as forcing functions. Model tuning was done by comparing observed and computed water levels of three stations within the system. This approach is new in surface water systems in The Netherlands. Therefore, a sensitivity analysis was done and it was verified whether the model results were reliable.The sensitivity analysis showed that the sensitivity was low for modifications of the wind exponent value and rather high for the bottom roughness coefficient. Simulations with daily or weekly mean wind and water level data resulted in an undesirable loss of detail. The sensitivity for noise at the imposed water levels at the boundary locations was moderate. The calculated discharges were used as forcing functions for a chloride mass balance model. Calculated chloride concentrations coincided with measured concentrations in three lakes, during three periods. From this it was concluded that the discharges were reliable. The simulations also lead to the quantification of the water balance and water residence times in the lakes.