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水 利 学 报

2022 年 3 月 SHUILI XUEBAO 第 53 卷 第 3 期

文章编号：0559-9350（2022）03-0316-09

湖泊水力调控对河湖连通伴生洪水风险的缓释影响

张 晨，郑云鹤，刘殷竹，于若兰，高学平
（天津大学 水利工程仿真与安全国家重点实验室，天津 300350）

摘要：河湖水系连通是国家治水、用水的重要战略手段，复杂的河湖连通工程往往伴随着系列风险，其中如何量
化评估湖泊水力调控对河湖连通风险的影响，有待深入研究。本文利用 Vine Copula 函数与水动力模型模拟技
术，以沂沭泗水系下游河湖连通工程为例，研究了不同洪水重现期下，骆马湖水力调控对河湖连通伴生洪水风险
的定量影响。结果表明，发生 50 年一遇洪水时，中运河流量、流速均为中风险，若未对骆马湖进行调控，当入
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湖流量达到 11 046 m /s时，下游新沂河河道超过 62%的断面均出现水位或流速风险；若将骆马湖起调水位由 23.5 m
降至 22.5 m，即使入湖流量高达 12 672.6 m /s，下游河道约 80%的断面洪水风险仍可处于低风险，近 42%的断面
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进入缓冲区。但是，当沂沭泗流域全境遭遇百年一遇洪水时，骆马湖调控作用将失效。研究发现，与河河连通相
比，湖泊水力调控有效提升下游河道水深、流速风险安全阈值，对连通伴生洪水风险具有缓释作用。
关键词：河湖连通；水力调控；洪水风险；风险缓释；风险分析模型；沂沭泗水系
中图分类号：TV697.1 文献标识码：A doi：10.13243/j.cnki.slxb.20210650

1 研究背景

近几十年来，我国水资源与水环境问题日益突出，水资源分布时空不均与新时代新发展的理念
不相匹配，严重制约了经济社会的发展。河湖水系连通工程作为国家治水、用水的重要战略手段，
［1］
对区域水资源优化统筹配置、河湖生态环境改善以及抵御水旱灾害具有重要作用 。关于河湖连通的
［4］
［3］
［2］
定义，前人从连通功能 、连通特征 、连通的时空性科学范畴 等不同角度诠释了河湖水系连通的
［5］
概念与内涵，如李原园等 阐述了河湖水系连通的定义，即以江河湖库等为基础，通过人为的疏导、
调度，建立江河湖库水体之间的水力联系。
随着河湖水系连通工程的大量兴建，对不同类型和尺度的河湖水系连通进行风险识别、预测与
评估，建立应对极端水文事件的河湖水系连通伴生风险管理机制，制定变化环境下河湖水系连通伴
生风险的适应性对策，成为河湖水系连通伴生风险管控方面的重要研究内容。以往研究主要以两种方
法进行风险分析：（1）单纯的物理过程模拟。其优点是考虑了水流运动规律；缺点是风险情景假设致使
［6］
［8］
［7］
工况方案受限，如从引水流量 、引调水时间 、水量分配 等单方面研究河湖水系连通伴生风险分析
和 管 控 措 施 ， 或 分 别 利 用 HEC-RAS、 MIKE、 EFDC 等 数 值 模 拟 洪 水 演 进 过 程 ， 进 而 分 析 洪 水 风
险 ［9-10］ 。（2）单独的模糊随机分析。该方法虽然可以形成更普遍的随机方案群，但缺乏物理机制过程，
且会受到现有数据量和空间尺度的限制，如刘艳丽等 ［11］ 基于模糊环境构建的水库防洪风险分析模型。
该模型结合了拉丁超立方抽样与蒙特卡罗算法的优点，适用于单因素风险与多因素组合风险的分析。
本文作者等 ［12］ 利用 Vine Copula函数与水动力模型模拟技术，创建随机水情条件下河湖水系连通伴生
风险分析模型，探讨随机水情条件下河湖水系连通伴生风险，实现风险随机过程与物理过程的结合；并

收稿日期：2021-07-18；网络首发时间：2022-02-21
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网络首发地址：http：/kns.cnki.net/kcms/detail/11.1882.TV.20220218.1428.001.html.
基金项目：国家重点研发计划项目（2018YFC0407203）；国家自然科学基金项目（52079089）
作者简介：张晨（1981-），博士，教授，主要从事河湖水力调控及环境效应研究。E-mail：emil@tju.edu.cn
通讯作者：刘殷竹（1992-），博士，助理研究员，从事河湖水力调控及水资源规划管理研究。E-mail：yz_liu@tju.edu.cn
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