南四湖位于山东省西南部,是我国著名的浅水型河流堰塞湖,它是由南阳、昭阳、独山和微山四个无明显分界的湖泊串联而成,是南水北调东线工程的重要输水通道和调蓄湖泊。近年来随着流域社会经济的不断发展,经济总量的增加,洪灾带来的损失也日益严重。因此,十分有必要及时更新洪水演算结果,全面掌握南四湖流域洪水的演进情况,进而为评估现状和规划防洪工程的防洪能力提供依据。开展南四湖调洪演算模型研究具有重要理论意义和实际应用价值。 本论文在充分把握南四湖流域概况和特点的基础上,分析比较了各种洪水演算方法,从水文学和水力学角度对南四湖调洪演算模型进行研究。论文的主要内容包括: 1.分析南四湖流域洪水灾害问题,提出南四湖调洪演算模型研究的必要性;全面回顾洪水演算模型的研究进展,对水文学和水力学洪水演算方法进行了对比分析,拟定采用建立“三湖两河”和一维非恒定流两类洪水演算模型的洪水演算方案。 2.阐述洪水演算基本方程式的推导及定解条件;介绍有限差分法的基本原理,差分格式的收敛性、相容性和稳定性等相关特性,以及常用的四种差分格式,重点分析了Preissmann格式解法,并给出了几种特殊的边界条件处理方法。 3.考虑南四湖“三湖两河”模型的特点,绘制洪水演算的辅助曲线,根据两种曲线组合方案编制计算程序,并针对50年一遇设计洪水进行计算。对比两种曲线组合方案的洪水演算结果差值较小,说明该模型对辅助曲线组合的敏感性小,模型是合理、稳定的。 4.考虑南四湖湖形狭长具有河道型水库的特点,将南四湖进行合理概化,建立一维非恒定流模型。针对50年一遇设计洪水,运用一维非恒定流模型进行洪水过程模拟。并将结果和南四湖“三湖两河”模型中的曲线组合方案1进行了比较分析。总体而言,一维非恒定流模型可以较好地模拟洪水在整个南四湖湖区的演进过程;作为探索性研究,非恒定流模型是可行的,有发展潜力的。 5.对论文成果进行总结,并指出了进一步研究的方向。