3.2　研究内容与相关基础条件

3.2.1　研究范围与水平年

太湖流域典型平原河网地区河道交织如网、湖泊星罗棋布，下游感潮河道水流往复不定，区域间水量交换频繁，水文情势复杂，全流域河网系统是不可分割的整体，本书研究范围为整个太湖流域，面积3.69万km2，包括上游湖西区、浙西区和太湖区，以及下游武澄锡虞区、阳澄淀泖区、杭嘉湖区、浦东区和浦西区，见图1.1。

考虑到阳澄淀泖区北以沿江控制线为界、西以太湖控制线为界、西北侧以望虞河东岸控制线为界、南以太浦河北岸控制线为界，水流运动相对独立、可控性较强，且工程基础较好、调水实践经验丰富，因此，本书研究选取阳澄淀泖区为工程示范典型区域。通过典型区域工程调度示范，验证河湖水体有序流动与水环境调度的响应机制，率定水量、水位、营养盐迁移降解等关键参数，评估典型区域平原河网有序流动对河网水环境改善的实际效果，完善提出阳澄淀泖区河湖水体有序流动的调度建议。

本书现状基准年为2014年，近期水平年为2020年。

3.2.2　研究内容

本书在剖析太湖流域综合调度及平原河网有序流动内涵的基础上，研究综合调度和河网有序流动的关键技术，提出构建面向“三个安全”的流域综合调度模式。

1.太湖流域综合调度评价指标体系构建及太湖综合调度目标研究

剖析国内外典型河湖调度指标，研究满足保障太湖流域“三个安全”需求，并能促进河湖水体有序流动要求的太湖流域综合调度内涵，分析新形势下太湖流域综合调度的需求，构建太湖流域综合调度评价指标体系，初步提出流域及区域综合调度目标，重点提出太湖防洪、供水、水生态环境调度目标；应用构建的太湖流域综合调度评价指标体系，评估流域现状调度情况。

2.太湖流域现状调度优化关键技术研究

结合历年流域及区域调度管理实践及成果，分析评估现有综合调度下的水体流动规律；结合雨洪资源利用、供水需求分析等，对太湖防洪与供水调度控制要求进行优化与完善，研究调水情况下增加太湖水质类控制指标的可行性；从太浦河泄洪与杭嘉湖地区排涝，提高太浦河、黄浦江上游沿线重要饮用水水源地供水的保障程度，提高望虞河引水入湖效率等角度，开展太浦河、望虞河现有调度优化研究。

3.基于平原河网有序流动的水环境调度关键技术研究

在界定太湖流域河湖水体有序流动内涵的基础上，开展河湖有序流动的水环境响应机制研究，重点分析太湖与出入湖河道水体有序流动的联动效应，提出以改善太湖水环境质量为目标，兼顾上、下游地区供水和水生态环境安全的平原河网水体有序流动关键影响因素；研究区域河网水体有序流动与水量水质的响应关系，提出典型区域水环境改善的平原河网有序流动的关键影响因素。

4.面向“三个安全”的流域综合调度关键技术研究

统筹太湖综合调度的多目标需求，研究提出面向流域防洪、供水和水生态环境安全条件下的太湖综合调度控制要求；以基于有序流动水环境调度方案建议为依据，为实现面向“三个安全”的综合调度目标，研究提出太湖流域综合调度模式的建议，评估综合调度方案对改善太湖及典型区域防洪、供水和水生态的效果；选取阳澄淀泖区为示范区域，开展水量水质原位观测试验，评估典型区域平原河网有序流动对河网水环境改善的实际效果。

3.2.3　水文典型年

太湖流域属平原河网地区，由于缺少流域控制性断面和系统的实测断面流量资料，一般用降雨量推求设计洪水与枯水年产流。

《太湖流域防洪规划》根据历史特大暴雨类型和时空分布特征的代表性、水文气象条件相似性和资料充分性的典型暴雨选择原则，选取1991年和1999年作为设计暴雨典型年，并根据近期、远期流域防洪标准，研究提出了流域不同降雨典型50年一遇及100年一遇设计洪水。立足流域治理与管理远期需求，本书防洪调度研究采用1999年100年一遇设计洪水（“99南部”百年一遇设计洪水）。

针对水资源、水生态环境调度研究，本书依据《太湖流域水资源综合规划》《太湖流域水量分配方案》[1]，采用降水频率典型年法，在流域及区域1951年以来的降雨资料系列分析基础上，拟选择流域丰水年、平水年、枯水年水文典型年分别为：丰水年（P=20％）1989年，平水年（P=50％）1990年、2000年，枯水年（P=90％）1971年、2003年，特枯水年（P=95％）1967年。本书水资源、水生态环境调度研究采用平水年（P=50％）1990年、枯水年（P=90％）1971年。

2013年太湖流域年降水量较常年偏少5.6％，2月、5月、10月降水量比常年同期均偏多，其中10月偏多幅度最大，达236％，其余月份比常年同期均偏少；10月6—8日受“菲特”台风影响，降雨急转增多，全流域出现了明显的旱涝急转现象。2013年内既实施了引江济太水资源调度，又实施了防洪调度，具有一定的代表性和典型性。本书将2013年作为旱涝急转以及台风影响的特殊典型实况年。

受超强厄尔尼诺现象影响，太湖最高水位达4.87m，位列1954年有记录以来第2位（1999年为历史第1位）。2016年，太湖流域降雨量1792.4mm，较常年偏多47.1％，创历史新高。汛期（5—9月）降雨量1088.0mm，较常年偏多50.1％，列历史第3位。流域6月19日入梅，7月20日出梅，梅雨量412.0mm，较常年偏多70.5％；降雨主要集中在北部及太湖区，均为常年的2倍以上。湖西区最大3天、7天和15天降雨量均位列1951年以来第1位，其中最大15天降雨量超过200年一遇。汛后（10—12月）降雨量是常年的2.3倍。本书将2016年作为防洪的特殊典型实况年。

3.2.4　研究工况

根据《太湖流域综合规划》中确定的流域重点治理工程以及区域相关引排水工程实施完成情况确定研究工况，主要包括现状工况、规划工况。

1.现状工况

1991年江淮大水之后，根据国务院关于进一步治理淮河和太湖的决定，按照原国家计委批复的《太湖流域综合治理总体规划方案》，太湖流域先后实施完成了望虞河、太浦河、环湖大堤、杭嘉湖南排后续、湖西引排、武澄锡引排、东西苕溪防洪、杭嘉湖北排通道、红旗塘、扩大拦路港泖河及斜塘、黄浦江上游干流防洪等11项综合治理骨干工程建设。

综合《太湖流域防洪规划》确定的二轮“治太”工程实施进展以及区域骨干工程建设情况，本书现状工况为在流域治太11项骨干工程基础上考虑以下工程：已建成的走马塘拓浚延伸工程、新沟河延伸拓浚工程，已开工建设的新孟河延伸拓浚工程、太嘉河工程、杭嘉湖地区环湖河道整治工程、扩大杭嘉湖南排工程、平湖塘延伸拓浚工程、苕溪清水入湖河道整治工程、望虞河西岸控制工程等流域性治理骨干工程；已建成的苏州市七浦塘拓浚整治工程、西塘河引水工程、常熟市海洋泾引排综合整治工程等区域性治理骨干工程，杨林塘、京杭运河“四改三”等航道整治工程以及苏州、无锡、常州、嘉兴、湖州等城市大包围工程。

2.规划工况

规划工况为在上述现状工况的基础上，综合考虑望虞河后续工程、太浦河后续工程及吴淞江工程等规划骨干工程。

本书依据各工程前期论证报告以及省市调研了解收集的相关资料，对太湖流域数学模型中各工程的工程方案等进行了复核及更新，主要复核内容包括工程的河线、规模等。

3.研究工况选用

本书在规划工况综合调度方案研究中采用规划工况。其余研究均采用现状工况，主要包括：流域河湖水体流动情况分析，“一湖两河”（太湖、太浦河、望虞河）现状调度优化研究，区域河网水体有序流动与水量水质的响应关系研究，太湖综合调度控制要求研究，面向“三个安全”的流域综合调度研究中现状工况下流域、区域工程体系综合调度模式研究，以及太湖流域综合调度方案效果评估等。

3.2.5　研究工具

本书主要采用太湖流域水量水质数学模型进行不同设计方案的模拟分析。太湖流域水量水质数学模型开发研制于太湖流域水资源综合规划期间，其后模型机理和功能经不断完善，是目前较为成熟的适用于太湖流域平原河网地区的数学模拟工具。该模型在综合分析太湖流域平原河网特点的基础上，根据水文、水动力学等原理建立模型，模拟流域平原河湖、河道汊口连接和各种控制建筑物及其调度运行方式，对流域各类供、用、耗、排进行合理概化，耦合一维河网和二维太湖，模拟流域平原河网地区水流运动，对河湖水量、水质进行联合计算，并采用一体化集成模式，将模型核心技术、数据库技术、地理信息系统技术及信息处理技术在系统底层进行集成，形成适合于太湖流域河网水量水质计算的系统平台，初步具备了水资源和防洪调度的决策支持功能。关于模型的详细介绍可参考文献［3］。

太湖流域水量水质数学模型是水文、水动力学耦合模型，包括降雨径流模型、河网水量模型、污染负荷模型、河网水质模型、太湖湖流模型和太湖湖区水质模型6个子模型，其逻辑关系见图3.2。其中，降雨径流模型主要模拟太湖流域各类下垫面的产汇流过程，该模型为河网水量模型和污染负荷模型提供输入；河网水量模型主要根据降雨径流模型和污染负荷模型的计算结果，综合流域内引、排水工程作用，模拟河网水位流量过程；污染负荷模型主要模拟流域内点、面污染源产生的废污水量及污染物排放过程；河网水质模型主要根据水量模型提供的各断面水位、流量，再根据污染物源汇项，模拟各河段水质；太湖湖流模型主要模拟各种风向、风速情况下的太湖风生流流场，采用准三维模型；太湖湖区水质模型主要模拟太湖湖区水质指标，提供河网水质模型中太湖来水的水质边界条件。

太湖流域水量水质数学模型已经相关部门评审鉴定，并在流域水资源综合规划、流域水量分配方案及相关技术论证等工作中得到检验，已在论证流域水环境综合治理考核目标、核定流域水环境容量、工程方案及调度方案比选、分析评估措施效益等工作中发挥了重要作用；同时，在历年的使用过程中，模型的河网水系、水利工程、下垫面、排污口等信息也得到不断的更新和完善。