圩区是平原地区的人们在长期治水实践中进行农业开发的一种独特形式,圩区所在地区通常水资源丰富、气温温和、土地肥沃,宜于作物生长,适合人类生产,生活。近现代随着城市化发展,圩区相继出现许多大中城市,因此圩区进一步成为工农业发达、资源要素聚集、财富相对集中的区域。从一方面来看,圩区的地势低洼,地形平缓,洪水期水高地低,因此极易发生洪涝灾害;另外一方面,圩区工农业发达,需水强度大,当地水资源满足不了需水。本文以北洲大圩为例,研究了当地水资源利用率与河道排涝起始水位的关系,泵站设计排涝流量与河道排涝起始水位的关系,提出综合考虑了当地水资源利用与排涝二方面因素的合理确定圩区河道排涝起始水位的方法,研究成果可以为同类型圩区河道的治理及管理提供参考。(1)当地水资源利用率与河道排涝起始水位关系研究针对北洲大圩工业用水、生活用水主要取自域外长江,当地水资源主要供给农业灌溉,当地水资源不够时,用外来水补充农业灌溉之需的水资源利用特点,构建考虑不同下垫面条件的降雨产流及灌溉需水模型,由当地逐日降雨、蒸发资料计算得到当地水资源量、灌溉需水量;根据计算得到的当地水资源量与灌溉需水量,以圩区河道生态水位与排涝起始水位作为控制,参考水量平衡的思想分析计算河道的蓄水量,统计当地水资源利用量及当地水资源利用率。研究表明,当地水资源利用率与降雨量、当地水资源量、排涝起始水位等有比较密切的关系;多年平均当地水资源利用率与排涝起始水位呈线性关系,呈正相关。受降雨量、当地水资源量影响,不同年份当地水资源利用率与排涝起始水位关系不一样,排涝起始水位在2.4m到3m之间变化时,水资源利用率最高值为1,最低值为0.04。(2)设计排涝流量与河道排涝起始水位关系研究针对圩区涝水需要通过泵站外排、而圩区河道可以短期调蓄部分涝水的特点,计算不同频率设计暴雨,通过产汇流计算得到进入圩区河道的流量过程,考虑不同排涝起始水位与设计排涝水位,计算设计排涝流量。经计算可得,不同水面率情况下,北洲大圩的不同排涝起始水位和排涝模数关系、不同单位调蓄容积和排涝模数关系。研究表明,排涝模数和排涝起始水位之间呈指数函数关系,指数函数中的两个参数均和水面率有相应的函数关系。对单位面积调蓄容积和排涝模数关系研究可知其关系依然满足指数函数关系,并且指数函数中的两个参数也与水面率有相应的函数关系。(3)确定适宜的河道排涝起始水位的研究在河道生态水位及设计排涝水位确定的前提下,当设定的河道排涝起始水位较高时,有利于当地用水,但是,不利于排涝,反之亦然。以北洲大圩为例,研究如何将圩区河道排涝起始水位控制在合理范围或最佳位置,根据对当地水资源利用量和洪水调蓄的定量研究,计算利用圩区当地水资源产生的效益,计算洪水风险产生的损失,并对结果进行分析比较,初步得到北洲大圩河道排涝起始水位适宜范围在2.55m-2.85m之间。为了得到更加适宜的排涝起始水位,进一步构建协同决策模型进行最佳水位的求解,根据水资源利用效益和洪水损失结合模型求解得到水位适宜范围在2.65m-2.8m之间,且最佳水位为2.8m。通过对圩区排涝起始水位和水资源利用率、排涝模数、调蓄容积的关系研究得到的相关结论,可以为圩区的治理提供新的思路,同时将圩区水资源和河道调蓄能力充分利用,减轻在汛期时的洪灾损失,保证日常水资源的合理利用,有利于圩区的发展。