长江流域洪灾最严重的区域,主要集中在武汉以上的荆江洞庭湖区,在历史大洪水造成的洪灾中,区域内的湖南、湖北两省历来灾情最为严重。该区域内洪水特性、防洪体系、洪灾形势演化均具有不同于其他区域的复杂特性。并且,由于该区域是紧邻三峡水库下游的冲积河道,在不远的将来其防洪情势将发生明显变化。结合该区域开展研究,不但有助于为区域防洪提供参考,保障经济社会的可持续发展,而且所采用的方法、思路对其他流域也具有借鉴意义。 长江中游水情、水系、防洪工程体系均十分复杂,为达到防御洪灾的目的,不仅要对洪水的水文规律全面总结,还要克服区域范围大,灾害模拟困难等难点,以科学的防御策略指导工程体系的运行。同时长江中游泥沙冲淤幅度大,江湖关系持续变化,为达到减轻洪灾的目的,要结合水、沙耦合成灾的特点,深入剖析孕灾环境形成的原因、变化的趋势,以合理可行的治理对策为区域的中长期规划提供参考。当前,关于以上两方面的研究还存在一些不足。 针对长江中游灾害的特点,本文针对洪水形成的水文规律,不同类型洪水调度模拟,洪灾环境形成原因、发展趋势,洪水防治对策展开多方面的研究。研究过程不但注重了历史和当前情况,对三峡建库初期也进行了预估。研究方法方面,在吸收已有成果的基础上,克服区域内复杂水系、水情、工情等因素所引起的困难,实现对洪水过程特征的描述。在趋势预测方面,突破以往的局限,在典型水患区的灾害形成机理、发展规律方面形成新的认识。本文的主要特点体现在:以远近结合、标本兼治的思路,从“防”和“治”两个角度,综合考虑了三峡在内的各种因素,对长江中游洪灾成因及演变趋势、防治对策等方面提出了不同以往的见解。全文的主要工作可以汇总如下: (1) 在研究方法和手段方面:在已有洪水演进和调度数学模型基础上改进,建立能够适用于长江中游洪水调度的水文一水力学复合模型。水文学模型降低了模型对边界条件、区间入流等方面要求,水力学模型能够模拟出详细的洪水吞吐过程以及任意位置的水文信息,充分发挥了两种模型各自的优缺点。水力学模型建立在区域水系整体概化的基础上,不同于以往的分区计算,从而在计算速度、精度等方面有所进步。 (2) 在洪水遭遇规律及工程体系效果评价方面:详细分析长江中游的洪水遭遇情况,以之为基础,得到长江中游各种标准、各种类型的防洪设计洪水;以长江中游实际的防洪工程体系为原型,运用建立的洪水调度模型对1954年、1995年,1996年和1998年等典型类型不同设计标准的洪水过程进行调度运用,同时考虑了三峡建库前后对洞庭湖区洪水调度的影响。 (3) 在机理认识和趋势预测方面:采用历史资料分析等手段,揭示长江中