CN111046574A

CN111046574A - 一种平原湖区湖河闸泵系统防洪排涝演算方法

Info

Publication number: CN111046574A
Application number: CN201911323888.1A
Authority: CN
Inventors: 何培杰; 高功正
Original assignee: Wuhan University WHU
Current assignee: Wuhan University WHU
Priority date: 2019-12-20
Filing date: 2019-12-20
Publication date: 2020-04-21
Anticipated expiration: 2039-12-20
Also published as: CN111046574B

Abstract

本发明公开了一种平原湖区湖河闸泵系统防洪排涝演算方法，包括下述步骤：根据平原湖区水文测站的逐日降雨、逐日水位资料，采用降雨径流模型设计入湖洪水过程和入河道洪水过程；利用有侧向入流的明渠非恒定流基本方程计算两级串联水闸群首级闸闸下水位、末级闸闸上水位以及泵站站前水位、河道测点水位；建立水闸不同流态下的闸门出流模型计算水闸泄流能力；建立分洪区流量计算模型计算分洪流量；建立泵站排水模型计算泵站的排水能力。本发明能有效地由已知条件并指定调度策略，求解防洪排涝系统状态结果的模型；并根据防洪排涝系统状态计算机模拟结果提出大型排涝泵站调度和主要湖泊控制运用意见。

Description

一种平原湖区湖河闸泵系统防洪排涝演算方法

技术领域

本发明涉及水资源与环境技术领域，尤其涉及一种平原湖区湖河闸泵系统防洪排涝演算方法。

背景技术

我国南方湖区系江湖冲积平原，地形平坦，土地肥沃，雨量充沛，河网密布、湖泊众多，是重要的农副业生产基地。但由于地面高程大多低于外江洪水位，防洪安全依赖堤防保护。汛期降雨量大而集中，湖区洪水受外江持续高水位顶托，自流排水困难，易形成溃涝灾害。经过治理，大部分湖区已形成有调蓄区(含调蓄湖泊和备蓄区等)、河网、排水闸和泵站(包括外排泵站和内排泵站)等工程构成的湖河闸泵防洪排涝系统。开展平原湖区湖河闸泵系统防洪排涝演算模型研究对大型排涝泵站调度和主要湖泊控制运用意见编制、降低泵站群运行成本、提升湖区防洪排涝管理水平具有重要的理论意义和实用价值。

本发明将提出一种平原湖区湖河闸泵系统防洪排涝演算模型。图1是较为常见的带分蓄洪区一湖两串联水闸一泵站型防洪排涝系统概化图。系统运行时各外排设施(外排闸、外排泵站)优先排出其区域内的田间涝水(称为排田)；没有外排设施区域的排田流量进入湖泊调蓄；外排闸(末级水闸)关闭期间，当外排泵站站前水位高于泵站起排水位时外排泵站开机排水(称为排湖)，低于停机水位时泵站停机；若排水河道监测点水位达到河道分洪水位ZfR且预报有雨，则执行入河道洪水分洪调蓄方案；若外排泵站全部开机，湖泊水位仍不能稳定在湖泊分洪水位ZfL且预报有雨，为保证湖堤及下游人民生命财产安全，执行湖泊汛期控制运用分洪调蓄方案。

目前常见的排水排涝系统有：平原圩区除涝系统、城市港渠闸站排涝系统、灌区内部排水除涝系统，对于这些类似的水资源系统调度的研究多采用系统分析的方法。系统分析方法是一种用于研究复杂系统的组合构成及运行规律的概念性方法，通常来讲它包括了确定系统的构成要素、组织架构、对象关系、功能效用等基本要素，以及运行过程和联系等动态要素。系统分析方法已经被广泛的用于平原湖区的除涝排水优化运行和城市河湖闸泵群排涝系统优化调度问题研究，并且采用了多种计算方法，比如线性规划、非线性规划、动态规划、大系统分解协调、多目标规划等等，建立了较为科学准确的数学模型或运算程序，提高了生产效益同时，为未来的规划建设，运行策略也给予了科学合理的指导。

研究水资源系统的规划建设、运营方式、调度方案等优化问题的目的是为了更好的指导其未来和现在的运行，使系统的“硬件设施”能够充分发挥其功能效用。国内外的经验也表明，一个出色的水资源系统，通常是科学合理的规划建设和优化的调度运行策略相辅相成的。到目前为止，国内外无论是对平原湖区除涝系统还是城市的河湖闸泵群排涝系统优化调度的研究大多侧重于建设规划或项目论证，对于平原湖区防洪排涝设施组成的大排水系统的优化排涝调度运行方面研究较少。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种平原湖区湖河闸泵系统防洪排涝演算方法，能有效地由已知条件并指定调度操作，求解排水系统状态结果的模型，并根据排水系统状态计算机模拟结果提出大型排涝泵站调度和主要湖泊控制运用意见修编建议。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明提供一种平原湖区湖河闸泵系统防洪排涝演算方法，该方法包括以下步骤：

步骤1：收集平原湖区水文测站的逐日降雨、逐日水位资料，采用降雨径流模型设计入湖洪水过程Q(t)和入河道洪水过程Q₂(t)；

步骤2：输入湖泊汛限水位Z₀；泵站起排水位Z_yp；湖泊分洪水位Z_fL；河道分洪水位Z_fR；湖泊分洪量W₁max；河道分洪量W₂max；t＝0天；

步骤3：令t＝t+1开始迭代计算；

步骤4：输入入湖洪水过程Q(t)和入河道洪水过程Q₂(t)和末级闸闸下外江水位Z_d ⁽²⁾(t)；

步骤5：假设t时段末湖泊水位Z_L(t)，由时段初的湖泊水位开始试算，时段初的湖泊水位取湖泊汛限水位Z₀；

步骤6：假设t时段末首级闸排湖流量Q₁ ^′(t)；

步骤7：由防洪排涝系统概化模型确定首级闸排湖流量Q₁ ^′(t)、河道侧向入流q＝Q₂(t)-q(t)；再根据有侧向入流的明渠非恒定流基本方程计算首级闸闸下河道水位Z_d ⁽¹⁾(t)、末级闸闸上水位Z_u ⁽¹⁾(t)、泵站站前水位Z_p(t)、河道测点水位Z_R(t)；

步骤8：根据水闸不同流态下的闸门出流模型计算首级闸泄流能力Q₁(t)；

步骤9：若|Q₁(t)-Q′₁(t)|≤ε，ε为给定的收敛精度，则迭代收敛，首级闸泄流能力Q₁(t)即为所求；否则，重新设Q′₁(t)＝Q₁(t)+Δ₁，返回步骤6，进行下次迭代，Δ₁为给定增量；若Q′₁(t)>Q₁(t)，则Δ₁>0；否则Δ₁<0；

步骤10：由湖泊水量平衡模型计算时段末湖泊容积变化：ΔV’＝V′(t)-V′(t-1)；

步骤11：由时段初的湖泊水位，然后根据湖泊水位-容积关系曲线求得时段初湖泊容积V′(t-1)，进而得到时段末湖泊容积V′(t)；再据湖泊水位-容积关系曲线模型求得时段末湖泊水位Z_L′(t)；

步骤12：若Z_R(t)≥Z_fR且W₂(t)<W₂max，Z_fR为分洪调蓄方案确定的河道水位测点分洪水位，W₂max为分洪调蓄方案确定的河道侧向入流分洪量，则执行分洪调蓄方案，由分洪区流量计算模型确定河道侧向入流分洪流量q(t+1)，并更新计算W₂(t)，重新计算河道侧向入流q＝Q₂(t)-q(t)，返回步骤7；否则往下继续执行；

步骤13：若Z_L′(t)≥Z_fL且W₁(t)<W₁max，Z_fL为分洪调蓄方案确定的湖泊分洪水位，W₁max为湖泊分洪量，则执行分洪调蓄方案，由分洪区流量计算模型确定湖泊分洪流量q’(t)，并更新计算W₁(t)，返回步骤10；否则往下继续执行；

步骤14：若|Z_L(t)-Z'_L(t)|≤ε，ε为给定的收敛精度，则迭代收敛，时段末湖泊水位Z_L′(t)即为所求；否则，重新设Z_L(t)＝Z_L′(t)+Δ₂，返回步骤4，进行下次迭代，Δ₂为给定增量；若Z_L(t)>Z_L′(t)，则Δ₂>0；否则Δ₂<0；

步骤15：计算末级闸泄流过程q₁(t)、泵站排水能力D_p(t)；

步骤16：若t≥t_max，则时段末湖泊水位Z_L′(t)、首级闸排湖流量Q₁(t)即为所求；否则，返回步骤3；

步骤17：输出湖泊水位过程Z_L′(t)、外排闸末级泄流过程q₁(t)、外排泵站排水过程D_p(t)。

进一步地，本发明的步骤7中，有侧向入流的明渠非恒定流基本方程为：

其中，Q₁′(t)表示t时段末首级闸排湖流量，m³/s；q表示河道侧向入流，q＝Q₂(t)-q(t)，m³/s；Q₂(t)表示时段末入河洪水过程，m³/s；q(t)表示时段末河道侧向入流分洪流量，m³/s；A表示河道过水断面面积，m²；Z表示水位，m；R表示水力半径，m；C表示谢才系数；α表示动量修正系数。

进一步地，本发明的步骤8中，判断水闸不同流态的流程为：

平板闸门出流流态的判别按时段内闸上水头H、计入行近流速水头的闸上水头H₀、闸下水深h_s和闸门开闸高度e的相互关系来界定：

1)e/H≤0.65且h_s/e≤1，为闸孔自由出流；

2)e/H≤0.65且1＜h_s/e≤5.1，为闸孔不完全淹没出流；

3)e/H≤0.65且h_s/e＞5.1，为闸孔完全淹没出流；

4)e/H＞0.65且h_s/H₀≤0.80，为宽顶堰自由出流；

5)e/H＞0.65且0.80＜h_s/H₀＜0.90，为宽顶堰低淹没出流；

6)e/H＞0.65且0.90≤h_s/H₀，为宽顶堰高淹没出流。

进一步地，本发明的步骤8中，不同流态下的闸门出流模型具体为：

其中，H⁽¹⁾表示首级闸上水头，m；行近流速小于一定阈值时，略去行近流速水头，有：

e⁽¹⁾、B⁽¹⁾分别为首级闸开闸高度、闸门宽度，m；

表示t时段末首级闸闸下水深，m；

表示t时段末首级闸上游水位，m；

表示首级闸底板高程，为已知条件，m；

表示t时段末首级闸下游水位，m；Z_L(t)表示t时段末湖泊水位，m。

进一步地，本发明的步骤10中，湖泊水量平衡模型的方程为：

其中，Q(t-1)、Q(t)分别为t时段初、末入湖洪水过程，m³/s；Q₁(t-1)、Q₁(t)分别为t时段初、末首级闸泄流量，m³/s；q′(t-1)、q′(t)为t时段初、末湖泊分洪流量，m³/s；V'(t-1)、V'(t)为t时段初、末湖泊容积，m³；t表示时间，以日计，Δt＝86400s。

进一步地，本发明的步骤11中，湖泊水位-容积关系曲线为：

Z'_L(t)＝F(V'(t)) (5)

其中，Z'_L(t)为t时段末湖泊的水位，m；V'(t)为t时段末湖泊容积，m³；F(V'(t))为湖泊的水位容积关系曲线。

进一步地，本发明的步骤12中更新计算W₂(t)的方法为：W₂(t)＝W₂(t)+q(t)*24*0.36，单位万m³；步骤13中更新计算W₁(t)的方法为：W₁(t)＝W₁(t)+q’(t)*24*0.36，单位万m³。

进一步地，本发明的步骤12中，分洪区流量计算模型为：

其中，B₁为分蓄洪区分洪口门宽度，m；H₁为分蓄洪区分洪口门上游水头，m；行近流速小于一定阈值时，略去行近流速水头，有：H₁₀≈H₁；Z_1f分蓄洪区分洪口门底板高程，m。

进一步地，本发明的步骤15中，通过泵站排水模型计算泵站排水能力，泵站排水模型为：

其中，D_p(t)、Q_p(t)分别为泵站在t时段末的总抽排流量和来流量，m³/s；D_pb为泵站的抽排能力，m³/s；Z_p(t-1)为t时段初的泵站站前水位，m；Z_yp为泵站的起排水位，m。

本发明产生的有益效果是：本发明的平原湖区湖河闸泵系统防洪排涝演算方法，相对于现有平原湖区湖河闸泵系统防洪排涝演算模型，能有效地由已知条件并指定调度操作，求解排水系统状态结果的模型，并根据排水系统状态计算机模拟结果提出大型排涝泵站调度和主要湖泊控制运用意见修编建议。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为本发明实施例的流程图；

图2为本发明实施例中典型平原湖区湖河闸泵防洪排涝系统示意图；

图3为本发明实施例中闸门出流流态判别流程图；

图4为本发明实施例中四湖流域在湖北省的位置示意图；

图5为本发明实施例中长湖流域防洪排涝系统现状示意图；

图6为本发明实施例中长湖流域湖河闸泵防洪排涝系统概化图；

图7为本发明实施例中长湖流域30日最大暴雨频率曲线图；

图8为本发明实施例中长湖水位-容积关系曲线；

图9为本发明实施例中计算机模拟2016年6月23日-7月26日长湖水位与实测水位的比较图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本实施例以湖北长湖流域为例对平原湖区湖河闸泵防洪排涝系统联合调度计算机模拟模型进行阐述。

四湖流域在湖北省的位置见图4。地处长江中游荆江北岸、汉江及其东荆河以南，为江汉平原心腹地带。因境内原有四个大型湖泊(长湖、三湖、白露湖、洪湖)而得名。目前仅保留长湖、洪湖两个湖泊。在行政区划上包括荆州市的荆州区、沙市区、江陵县、监利县、洪湖市和石首市的一部分及荆门市的沙洋县、潜江市一部分，流域总面积11547.5平方公里，内垸面积10375平方公里，洲滩民垸面积1172.5平方公里。

根据水系地理特征及等高截流、分散治理的原则，四湖流域分为上、中、下三区。三个区既相互独立、又相互联系，统筹兼顾，分区负担调蓄及防洪排涝任务。长湖、田关河以上的地区，称为上区，又称为长湖流域，流域面积3240km²，其中丘陵山区面积2360km²，占上区的72.8％。长湖、田关河以下，洪湖、下新河、排涝河以上的地区为中区，汇流面积5980km²，均为平原。洪湖、下新河、排涝河以下的地区为下区，汇流面积1155km²。

四湖流域常见的自然灾害有洪、涝、旱、渍等灾害，但最严重的以洪涝最为频繁。2016年7月23日长湖水位达到33.45m，超过历史最高水位0.15米，接近长湖50年一遇洪水位(33.50m)。长湖内垸9.7km²内垸全部分洪，对长湖沿岸的城镇和农业水产业造成了极大损失，也增加了长湖围堤的防汛劳务用工和费用。亟待开展对长湖防洪排涝调度决策支持系统研究。

长湖流域防洪排涝系统现状示意图见图5。长湖流域又分为长湖及田北两片，长湖片面积为2265.5km²，田北片面积为974.5km²。其中沙洋境内西荆河和大港河来水可经双店渠汇入长湖，亦可直接汇入田关河；潜江境内来水则直接汇入田关河。经过多年的规划和建设，长湖流域目前已建成内蓄与外排相结合、自排与提排相结合、内垸分洪与外部分洪相结合的防御工程体系。

长湖调蓄工程：(1)长湖相当于一座大型平原水库，自然汇流面积为2265.5km²，人工汇流面积为974.5km²。根据《湖北省长湖湖泊保护规划》得到的最新湖泊详查资料，长湖水位33.00m，对应水面面积为130km²，相应湖容为5.64亿m³。(2)长湖库堤西起沙市沙桥门东至荆门市蝴蝶咀，堤防总长49.391km；滨湖内垸防洪堤，包括太湖港南堤，太湖港北堤和纪南防洪堤，桥河堤、后港围堤、蛟尾围堤和藻湖围堤等，堤防总长约62.27km。

长湖外排工程：长湖常规外排工程主要为田关河排水系统工程，包括长湖主要出湖闸、排水干渠和外排闸站。(1)长湖主要出湖闸为刘岭闸，位于田关河渠首，建于1965年，设计流量为229m³/s。(2)田关河是长湖的主要排水干渠，过流能力达250m³/s，全长约30.46km，目前渠道底宽120m，堤顶高程达34.50m。(3)田关闸和田关泵站位于田关河尾端，是长湖流域的主要外排出口。田关闸位于东荆河堤右岸，于1965年重建，设计排水流量250m³/s；田关泵站位于田关河尾端田关闸右侧，装机6×2800kW，设计排水流量220m³/s，于1989年建成。

内分洪工程：(1)长湖内垸包括乔子湖外垸、马子湖、胜利垸、外六台、幸福垸等，分洪面积9.7平方公里，分洪量0.19亿立方米。(2)彭塚湖分蓄洪区：位于荆门市境，包括北湖(彭湖)、南湖(潘家湖)和宋湖等，计划蓄洪面积7.6km²，分蓄洪2280万m³，目前采取扒口分洪方式。(3)借粮湖分蓄洪区：蓄洪水位33.0m，蓄洪面积53.0km²，可分蓄洪1～1.2亿m³。目前采取窑场扒口分洪方式。

外分洪工程：在非常规情况下，长湖的洪水可通过习家口闸和高场南闸、张义咀闸、中沙河闸等向四湖流域中下区分洪。分洪的途径主要有以下两条：(1)总干分洪工程：首端建筑物为习家口闸，位于总干渠渠首，设计流量107m³/s。(2)东干分洪工程：首端建筑物为高场南闸、张义咀闸、中沙河闸等，主要向中下区的东干渠分洪，分洪总流量可达120m³/s。

以下通过2016年防洪调度验证本发明的正确性。

采用平原湖区湖河闸泵防洪排涝系统联合调度计算机模拟模型，再根据2016年实际防洪调度情况进行长湖流域的湖河闸泵防洪排涝系统联合调度计算机模拟，计算2016年计算期的长湖水位；通过与计算期长湖实测水位的比较，验证上述湖河闸泵防洪排涝系统联合调度计算机模拟的可靠性。

长湖流域30日最大暴雨频率曲线见图7。2016年6月23日～7月22日长湖流域30d累计面雨量499.7mm。

表1长湖流域2016年6月23日～7月22日30d降雨

日期(月/日)	6/23	6/24	6/25	6/26	6/27	6/28	6/29	6/30
									面雨量(mm)	6.0	29.2	12.8	16.7	0.8	0.0	0.0	93.3
日期(月/日)	7/1	7/2	7/3	7/4	7/5	7/6	7/7	7/8
									面雨量(mm)	35.5	7.5	42.7	1.3	9.5	7.5	0.0	0.0
日期(月/日)	7/9	7/10	7/11	7/12	7/13	7/14	7/15	7/16
									面雨量(mm)	0.0	2.7	0.0	0.0	14.2	43.3	7.2	0.0
日期(月/日)	7/17	7/18	7/19	7/20	7/21	7/22
									面雨量(mm)	0.8	43.7	115.2	9.8	0.0	0.0

以日为时段查暴雨径流相关曲线得出相应净雨见表。

表2长湖流域2016年6月23日～7月22日30d净雨

日期(月/日)	6/23	6/24	6/25	6/26	6/27	6/28	6/29	6/30
									面雨量(mm)	0.0	12.2	6.9	9.3	0.5	0.0	0.0	56.1
日期(月/日)	7/1	7/2	7/3	7/4	7/5	7/6	7/7	7/8
									面雨量(mm)	22.5	4.8	27.7	0.9	6.2	4.9	0.0	0.0
日期(月/日)	7/9	7/10	7/11	7/12	7/13	7/14	7/15	7/16
									面雨量(mm)	0.0	1.8	0.0	0.0	9.4	29.0	4.8	0.0
日期(月/日)	7/17	7/18	7/19	7/20	7/21	7/22
									面雨量(mm)	0.6	29.7	80.0	6.9	0.0	0.0

再根据长湖片和田北片经验单位线分别进行长湖片和田北片汇流计算，分别得到长湖片和田北片2016年洪水过程，见表3。

表3长湖片和田北片2016年设计洪水过程，单位：m³/s

序号	长湖片	田北片
			0	0	0
1	50	11
			2	161	41
3	191	82
			4	177	117
5	96	121
			6	43	87
7	252	90
			8	716	157
9	626	233
			10	446	262
11	463	240
			12	291	175
13	208	149
			14	144	142
15	70	109
			16	33	72
17	18	30
			18	26	5
19	13	0
			20	43	22
21	223	80
			22	398	140
23	261	162
			24	116	136
25	183	80
			26	686	80
27	1109	150
			28	659	212
29	278	207
			30	140	141
31	79	54
			32	39	8
33	3	0

请见图1，本发明提供的一种平原湖区湖河闸泵系统防洪排涝演算方法，包括以下步骤：

步骤1：收集四湖流域上区四个水文测站的逐日降雨资料。采用降雨径流模型设计长湖片洪水过程Q(t)和田北片洪水过程Q₂(t)。

步骤2：

1)输入长湖汛限水位Z₀＝30.50m；

2)田关泵站起排水位Z_yp＝31.00m；

3)长湖分洪水位Z_fL(根据《湖北省大型排涝泵站调度及主要湖泊控制运用意见(鄂政发〔2011〕74号)》调度规则：33.00m，但2016年7月22日8时长湖水位33.35m，超过历史最高水位0.05m才分洪。)；

4)西荆河向彭冢湖分洪水位Z_fR＝33.00m(根据《湖北省大型排涝泵站调度及主要湖泊控制运用意见(鄂政发〔2011〕74号)》调度规则：当西荆河流量超过250m³/s，高场水位接近33.00m，预报后续洪水流量更大，高场水位超过33.00m，则爆破西荆河右岸(青龙闸附近)堤防，向彭冢湖分洪。)；

5)西荆河向彭冢湖分洪量W₂max(彭冢湖分蓄洪区分洪面积7.6km²，蓄洪量0.228亿m³。)；

W_2max＝0.228亿m³ (8)

6)湖泊分洪量W₁max(长湖内垸包括乔子湖外垸、马子湖、胜利垸(含外六台)、幸福垸等，分洪面积9.7km²，分洪量0.19亿m³；彭冢湖分蓄洪区分洪面积7.6km²，蓄洪量0.228亿m³；借粮湖分蓄洪区分洪面积53km²，分洪量1至1.2亿m³。)

t＝0天。

步骤3：令t＝t+1开始迭代计算。

步骤4：输入长湖片洪水过程Q(t)和田北片洪水过程Q₂(t)和田关闸闸下东荆河水位Z_d ⁽²⁾(t)。

步骤5：假设t时段末长湖水位Z_L(t)(2016年6月22日长湖水位30.28m)。

步骤6：假设t时段末刘岭闸排湖流量Q₁′(t)。

步骤7：由防洪排涝系统概化图6确定刘岭闸排湖流量Q₁′(t)、田关河侧向入流q＝Q₂(t)-q(t)。再根据有侧向入流的明渠非恒定流基本方程计算刘岭闸闸下水位Z_d ⁽¹⁾(t)、田关闸闸上水位Z_u ⁽¹⁾(t)、田关泵站站前水位Z_p(t)、高场水位Z_R(t)。

步骤8：根据水闸不同流态下的闸门出流模型计算刘岭闸泄流能力Q₁(t)。刘岭闸出流流态判断流程图见图2。

式中：

H⁽¹⁾——刘岭闸闸上水头，m；长湖库容较大，行近流速小，略去行近流速水头，有：

e⁽¹⁾、B⁽¹⁾——分别为刘岭闸开闸高度、闸门宽度，m。

——t时段末刘岭闸闸下水深，m。

——t时段刘岭闸上游水位，m。

——刘岭底板高程(已知条件27.50m)，m。

——t时段刘岭闸下游水位，m。

Z_L(t)——假定t时段末长湖水位，m。

步骤9：若|Q₁(t)-Q′₁(t)|≤ε(ε为给定的收敛精度)，则迭代收敛，刘岭闸泄流能力Q₁(t)即为所求；否则，重新设Q₁′(t)＝Q₁(t)+Δ₁，返回步骤6，进行下次迭代，Δ₁为给定增量。若Q₁′(t)>Q₁(t)，则Δ₁>0；否则Δ₁<0。

步骤10：由长湖水量平衡模型计算时段末长湖容积变化ΔV’＝V′(t)-V′(t-1)。

式中：

Q(t-1)、Q(t)——分别为t时段初、末长湖片洪水过程，m³/s。

Q₁(t-1)、Q₁(t)——分别为t时段初、末刘岭闸泄流量，m³/s。

q′(t-1)、q′(t)——为t时段初、末长湖分洪流量，m³/s。

V'(t-1)、V'(t)——为t时段初、末长湖容积，m³。

步骤11：由2016年6月22日长湖水位30.28m，根据长湖水位-容积关系曲线求得时段初长湖容积V′(t-1)，进而得到时段末长湖容积V′(t)。再据长湖水位-容积关系曲线模型求得时段末湖泊水位Z_L′(t)。

长湖水位-容积关系曲线见图7。

步骤12：若Z_R(t)≥Z_fR且W₂(t)<W₂max，则执行分洪调蓄方案，由分洪区流量计算模型确定西荆河向彭冢湖分洪流量q(t+1)，计算W₂(t)＝W₂(t)+q(t)*24*0.36(万m³)，重新计算田关河侧向入流q＝Q₂(t)-q(t)，返回步骤7；否则往下继续执行(Z_fR为高场分洪水位33.00m，W₂max为分洪调蓄方案确定的西荆河向彭冢湖分洪量0.228亿m³)。

步骤13：若Z_L′(t)≥Z_fL且W₁(t)<W₁max，则执行分洪调蓄方案，由分洪区流量计算模型确定湖泊分洪流量q’(t)，计算W₁(t)＝W₁(t)+q’(t)*24*0.36(万m³)，返回步骤10；否则往下继续执行(根据《湖北省大型排涝泵站调度及主要湖泊控制运用意见(鄂政发〔2011〕74号)》调度规则：33.00m，但2016年7月22日8时长湖水位33.35m，超过历史最高水位0.05m才分洪。W₁max为长湖分洪量)。

步骤14：若|Z_L(t)-Z'_L(t)|≤ε(ε为给定的收敛精度)，则迭代收敛，时段末长湖水位Z_L′(t)即为所求；否则，重新设Z_L(t)＝Z_L′(t)+Δ₂，返回步骤5，进行下次迭代，Δ₂为给定增量。若Z_L(t)>Z_L′(t)，则Δ₂>0；否则Δ₂<0。

步骤15：计算田关闸泄流过程q₁(t)、田关泵站排水能力D_p(t)。

田关闸出流流态判断流程图见图2，根据水闸不同流态下的闸门出流模型计算田关闸泄流能力q₁(t)。

式中：

H⁽²⁾——田关闸闸上水头，m；略去行近流速水头，有：

e⁽²⁾、B⁽²⁾——分别为田关闸开闸高度、闸门宽度，m。

——t时段末田关闸闸下水深，m。

——t时段田关闸上游水位，m。

——田关闸底板高程(已知条件27.00m)，m。

——t时段田关闸下游水位，m。

Z_L(t)——假定t时段末长湖水位，m。

步骤17：输出长湖水位过程Z_L′(t)。

根据《湖北省大型排涝泵站调度及主要湖泊控制运用意见(鄂政发〔2011〕74号)》调度规则，只运用长湖内垸、彭冢湖分洪，不运用借粮湖分洪，计算2016年计算期的长湖水位与长湖实测水位的比较见图6。

1)2016年洪水，没有运用借粮湖分洪，长湖水位排涝演算结果与实测水位结果比较见图8。由图8知：对2016年洪水，通过运用长湖内垸分洪、彭冢湖分洪等措施，不能使长湖水位控制在33.00m(保证水位)，最高可达33.46m，超保证水位0.46m。

2)上区2016年6月23日～7月22日防洪调度模拟结果见表4。

表4上区2016年6月23日～7月22日防洪调度模拟结果

3)本发明的平原湖区湖河闸泵系统防洪排涝计算机模拟模型可以用于长湖流域调度运用方案的论证。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。