沂河梯級橡膠壩調(diào)度運用實況對洪水影響分析

張世功 孫廷璽 段偉華 王保彩 杜 靜

一、引言

近年來，為開發(fā)利用洪水資源，山東臨沂城區(qū)段沂河干支流上建成多處橡膠壩，已形成梯級橡膠壩群。這些梯級橡膠壩能最大限度地攔蓄過境水量，為城區(qū)地下水補給、工農(nóng)業(yè)供水等提供水源保障。但沂河是骨干行洪河道，汛期洪水峰高量大流急，調(diào)度不好，將造成洪水疊加，危及橡膠壩工程及下游河道安全。因此，科學(xué)制定梯級橡膠壩汛期聯(lián)合調(diào)度運用方案十分必要。

為保證在行洪安全基礎(chǔ)上最大化地發(fā)揮橡膠壩工程的蓄水興利效益，實現(xiàn)科學(xué)調(diào)度洪水，臨沂市防指于2009年6月研究制定《臨沂城區(qū)段攔河閘壩汛期防洪聯(lián)合調(diào)度運行方案（試行）》（以下簡稱《方案》），并于當(dāng)年7月13日印發(fā)執(zhí)行。

2009年7月20日～21日及8月17日～18日，沂河流域先后發(fā)生兩場較大暴雨洪水過程，各橡膠壩工程管理單位按照統(tǒng)一調(diào)度指令將壩袋塌落或全塌，使上游來水順利通過，保證了橡膠壩的工程安全和下游河道安全。

本文就這兩場暴雨洪水中各橡膠壩調(diào)度運用實況對洪水的影響進行了系統(tǒng)分析，旨在為后續(xù)洪水調(diào)度提供借鑒，使《方案》更加完善，同時也為今后的臨沂水文站實用洪水預(yù)報方案修訂工作積累資料，以提高該站洪水作業(yè)預(yù)報精度。

二、橡膠壩工程概況

各橡膠壩工程指標(biāo)見表1。

三、橡膠壩調(diào)度運用方案

（一）當(dāng)預(yù)報小埠東橡膠壩上游來水Q≤1000m3/s時，各攔河閘壩按汛限水位運行，不塌壩，采取壩頂溢流或調(diào)節(jié)閘泄洪。當(dāng)預(yù)報小埠東上游無大洪水時，各閘壩可根據(jù)需要，短時間內(nèi)抬高汛限水位，并報市防辦備案。

（二）當(dāng)小埠東橡膠壩以上沂河區(qū)間流域降雨50mm＜P≤70mm，或預(yù)報小埠東上游來水 1000m3/s＜Q≤2000m3/s時，葛莊、花園、柳杭3座橡膠壩全部塌壩；角沂塌落1.5m至68.00m高程、桃園塌落1m至67.00m高程、小埠東塌落1m至63.50m高程。

（三）當(dāng)小埠東橡膠壩以上沂河區(qū)間流域降雨70mm＜P≤100mm，或預(yù)報小埠東上游來水2000m3/s＜Q≤3000m3/s，葛莊、花園、角沂、柳杭、桃園5座橡膠壩全部塌壩；小埠東塌落1m至63.50m高程。

（四）當(dāng)小埠東橡膠壩以上沂河區(qū)間流域降雨P(guān)＞100mm，或預(yù)報小埠東上游來水Q＞3000m3/s時，葛莊、花園、角沂、柳杭、桃園、小埠東橡膠壩全部塌壩。

（五）閘壩再次蓄水按“先下游，后上游”的原則進行，各管理單位視洪水過程和天氣形勢自行恢復(fù)到汛限水位。

表1 梯級橡膠壩工程指標(biāo)表

表2 梯級橡膠壩2009年“7.21”、“8.18”洪水塌壩情況表

表3 梯級橡膠壩2009年“7.21”、“8.18”調(diào)度運用實況對臨沂水文站洪水影響情況表

四、暴雨洪水概況

（一）2009年“7.21”洪水。7月20日16時～21日6時，受副高南撤和切變線共同影響，沂河流域普降暴雨，大中型水庫以下臨沂水文站以上區(qū)間流域平均雨量96.1mm，有效降雨歷時10h，前期影響雨量46.1mm，暴雨中心平邑縣昌里水庫 206.9mm（141.5mm/2h）。暴雨發(fā)生以后，滾動預(yù)報臨沂水文站洪水，最終預(yù)報成果為：洪峰流量4200m3/（s7月21日15時）。臨沂水文站7月21日13時實測洪峰流量4650m3/s。

（二）2009年“8.18”洪水。8月17日16時～18日6時，受副高邊緣暖濕氣流和冷空氣的共同影響，沂河支流礻方河流域普降暴雨，大中型水庫以下臨沂水文站以上區(qū)間流域平均雨量91.4mm，有效降雨歷時4h，前期影響雨量8.5mm，暴雨中心平邑縣岳莊水庫 225.9mm（148.6mm/2h）。本次暴雨，臨沂水文站最終洪水預(yù)報成果為：洪峰流量2800m3/s（8月18日14時）。臨沂水文站8月18日12時實測洪峰流量3560m3/s。

五、橡膠壩調(diào)度運用實況

兩場暴雨洪水期間，臨沂市防辦根據(jù)降雨過程及洪水預(yù)報成果下達調(diào)度指令，各橡膠壩塌壩情況見表2。

六、橡膠壩調(diào)度運用實況對洪水的影響

小埠東橡膠壩下游是沂河干流控制站臨沂水文站，該站洪水預(yù)報成果直接作為下游分洪閘調(diào)度的決策依據(jù)，本次分析橡膠壩調(diào)度運用實況對洪水的影響即針對該站而言。由表2可以看出：

2009 年“7.21”洪水發(fā)生期間，花園、角沂、桃園、小埠東橡膠壩塌壩增加 的 流 量 分 別 達 11m3/s、38m3/s、251m3/s和439m3/s，不考慮坦化現(xiàn)象傳至臨沂水文站時，只有花園橡膠壩的塌壩增加流量疊加在臨沂水文站的洪峰上，角沂、小埠東則落在峰前段，桃園落在峰后段。實際上，洪水傳播過程中，必然存在坦化現(xiàn)象，而花園橡膠壩的塌壩增加流量僅為11m3/s，可以忽略不計。因此認為，2009 年“7.21”洪水，橡膠壩調(diào)度運用實況對臨沂水文站洪峰流量沒有影響（本場洪水葛莊、柳杭橡膠壩均未蓄水）。

2009年“8.18”洪水發(fā)生期間，柳杭橡膠壩仍未蓄水，對洪水沒有影響；葛莊、花園、角沂、桃園、小埠東橡膠壩塌壩增加的流量依次為 646m3/s、81m3/s、163m3/s、103m/s 和 741m3/s，不考慮坦化現(xiàn)象傳至臨沂水文站時，花園、桃園、小埠東橡膠壩的塌壩增加流量均疊加在臨沂水文站的洪峰上，達925m3/s，葛莊、角沂則落在峰前段?？紤]到洪水坦化現(xiàn)象，綜合認為，2009年“8.18”洪水，臨沂水文站洪峰流量3560m3/s中，上游梯級橡膠壩塌壩增加的流量約占22.5%，即800m3/s左右。

兩場洪水中橡膠壩調(diào)度運用實況對臨沂水文站洪水影響情況見表3，2009年“8.18”洪水各水文站流量過程線見圖。

七、體會與建議

（一）體會。2009年“8.18”洪水中部分橡膠壩的塌壩增加流量造成了洪峰疊加。多年實測暴雨洪水資料顯示，當(dāng)預(yù)報小埠東橡膠壩上游來水洪峰流量1000m3/s＜Q≤2000m3/s時，洪水預(yù)報的平均預(yù)見期只有8～9h，洪水平均漲水歷時僅為25h，若待洪水預(yù)報發(fā)布后再進行梯級橡膠壩塌壩調(diào)度，必然會造成塌壩流量與自然來水洪峰疊加，中高水洪水預(yù)報的平均預(yù)見期更短。因此，《方案》需要進一步研究完善。

（二）建議。實時掌握各橡膠壩的蓄水及下泄情況，能夠有效提高臨沂水文站的洪水作業(yè)預(yù)報精度，增長預(yù)見期。建議在各橡膠壩設(shè)立水位、流量自動測報設(shè)施■