蘇北供水干河輸水損失測驗與分析

丁建國 陳家大 寇 軍

蘇北供水干河輸水損失測驗與分析

丁建國 陳家大 寇 軍

一、前言

輸水損失是輸水河道在輸水過程中的自然損耗，包括水面蒸發(fā)和河床滲漏。對某一河道而言，蒸發(fā)量與氣溫、濕度、風力等氣象因素有關，滲漏量與河床土質(zhì)、濕周、河水位等有關，這些影響因素隨時間、河長的變化而變化，故河道的損失量難以直接測定，多以河段水量平衡計算來推求。合理確定輸水河道的輸水損失，是供水計量的基礎。

2000年1 ～4 月，江蘇省水文水資源勘測局對京杭運河、蘇北灌溉總渠、淮沭新河等輸水干河進行了輸水損失測驗工作，為蘇北供水計量、考核和管理提供技術支撐和重要基礎。

二、河道及工程概況

蘇北供水以京杭運河蘇北段、蘇北灌溉總渠和淮沭新河為輸水干河。供水線路自江都抽水站至邵伯閘走高水河進入運河，到淮安市城區(qū)（淮安樞紐）分兩路，一路由灌溉總渠（運東閘下）向鹽城里下河地區(qū)供水，一路由運河和灌溉總渠（運東閘上）兩線進入二河（通洪澤湖），在二河再分兩路，一路沿運北上宿遷、徐州，一路走淮沭新河達連云港。

京杭運河蘇北段又稱蘇北運河，供水線路自江都抽水站至徐州解臺閘，河段全長約410km，沿線與洪澤湖、駱馬湖相連，通過三級提水可將長江水輸送到洪澤湖，六級提水到駱馬湖，八級提水過解臺閘，再提一級可達微山湖。沿線分布有江都、淮安、淮陰、泗陽、劉老澗、皂河、劉山、解臺八大梯級水利樞紐工程。梯級樞紐均由節(jié)制閘、船閘、抽水站等組成。沿線還分布有穿堤引水涵閘等水工建筑物。

蘇北灌溉總渠西起洪澤湖高良澗，東至鹽城市扁擔港入海，全長168km。沿程有高良澗閘、運東閘、阜寧腰閘、六垛南閘四級控制。運東閘以（西）上段屬運河輸水干線河道，運東閘以下段是向鹽城及里下河地區(qū)供水的重要輸水河道，通過運東閘可引洪澤湖水，通過大引江閘可引江都抽水站翻入里運河的江水。

淮沭新河是淮、沂兩大水系跨流域調(diào)水的綜合利用工程，起于洪澤湖二河閘，止于連云港市區(qū)新浦，全長173km，分三段。上段二河閘至淮陰閘稱二河，是淮、沂、江（江水北調(diào)）水匯集調(diào)節(jié)的河段，長31.5km，沿河有二河新閘，淮陰船閘、楊莊閘、鹽河閘和鹽河船閘等控制工程；中段淮陰閘至沭陽新沂河稱淮沭河，是分淮入沂和淮（江）水北調(diào)的重要河段，長66.1km，河道分東西雙泓，沿線與總六塘河、新沂河平交，與北六塘河、柴米河立交，建有六塘河地涵、錢集閘、柴米河地涵，柴米河地涵縮窄段建有沭陽閘，用以控制入沂水量和擋沂水（新沂河行洪時）倒灌，沿河北六塘河有錢集閘、柴米河有柴米閘，還有莊圩閘、大澗河閘等引水涵閘；下段新沂河至連云港市區(qū)（新浦）稱沭新河，是向連云港供水的主要輸水河道，長73.3km，可向連云港供水50～100m3/s，兼排115km2區(qū)域澇水，與新沂河交匯處有新沂河北泓截污導流（清污分流）工程、沭新閘、沭新船閘，與薔薇河交匯處有薔薇河地涵、節(jié)制閘和桑墟電站。

三、測驗概況

（一）測驗時間

每年六七月農(nóng)灌季節(jié)是輸水損失測定的最佳時機，但大用水季節(jié)農(nóng)用涵閘都在開啟狀態(tài)，出水量控制難度較大。將測驗時機選擇在汛前農(nóng)用水淡季（關閉所有農(nóng)用涵閘），可減少流量控制的斷面數(shù)量，從而減小工作量和測驗誤差。通過工程調(diào)度，使測驗期間的河水位接近供水的設計正常水位或大用水時期的河水位狀況?？刂茰y驗時段起訖時刻的水位，使起訖水位盡可能一致，以減小槽蓄量的推算誤差。通過對蒸發(fā)量資料分析，可以將測驗期間與大用水季節(jié)進行轉換，以彌補蒸發(fā)量方面因季節(jié)不同造成的誤差。本次輸水損失試點測驗于2000年1月19日8時～2000年1月21日8時在京杭運河江都至淮安段進行，2000年4月23日6時～2000年4月26日6時全面展開。

（二）測驗河段

按行政區(qū)界、河道梯級及代表性河段三種情況確定測驗河段，將整個輸水干河分為7個市際河段、10個梯級河段、7個代表性河段。

（三）測驗斷面

在確定的各測驗河段設立進出口流量控制斷面，沿河段均勻布設水位斷面用以分析河段槽蓄量，對河段沿線進出口門布設流量巡測斷面（測漏水流量）。沿線梯級樞紐等有水文站點的，用水文站的水位、流量斷面，其余新設斷面以控制條件優(yōu)、工作方便為原則布設。全線共布設流量控制斷面44處，水位觀測斷面75處，流量巡測斷面123處。

（四）測驗方法

水尺、大斷面高程按四等水準精度測量；水位采用人工和自記觀測，人工每2h觀測1次；流量統(tǒng)一采用流速儀面積法，測深垂線視斷面寬度以1～5m密度控制，測速垂線不低于常測法的要求，測速歷時60～100s，控制斷面流量每2h施測1次，穿堤涵閘漏水流量每1d施測1次。

（五）槽蓄量

在已確定的河段內(nèi)，根據(jù)河道斷面寬窄變化，以能控制寬窄變化轉折點為原則，按500～1000m間距控制，用測距儀（或全站儀）施測沿河水面寬和河長。

四、輸水損失計算

河道的輸水損失主要包括河道滲漏和水面蒸發(fā)，輸水河段損失量為：

用水量平衡計算也可推求河道輸水損失量。公式為：

式中（m3/s）：

Q損——河段輸水損失量；

Q入——河段入口斷面流量；

Q出——河段出口斷面流量；

Q漏——河段出水口門涵閘漏水量；

Q船——河段船閘通航用水量（有進有出）；

Q用——河段內(nèi)發(fā)生的工業(yè)、生活等取用水量；

Q蓄——河段槽蓄量。

根據(jù)輸水測驗取得的各項資料，進行各測驗河段進出水量的分析和平衡計算，推求河段輸水損失量，測驗成果見表1。

五、測驗成果分析

現(xiàn)選擇幾個代表河段，根據(jù)水位、水面寬、河床土質(zhì)等情況，分析河段輸水損失成果的合理性，詳見表2。

從表2可以看出，損失量與河道水面寬、河床土質(zhì)及水位差關系密切。在土質(zhì)條件相近時，損失量與水面寬、水位差成正比，沙質(zhì)土壤損失量大于粘性土壤。如二河段、里運河邵伯～涇河段損失量較大，不僅因水面寬較大，而且河水位高出堤外地面3～5m，與地下水位落差較大?；淬鸷踊搓庨l～徐溜東西泓條件相近，損失量也較為一致。項蕩～沭新閘為淮沭河與新沂河交匯段，損失量最大，原因是水面面積大（包含了新沂河沭陽樞紐以上南泓及新開河的損失量）。中運河劉老澗～皂河閘損失量最小，可能與駱馬湖有關，河道處于駱馬湖下游側，湖水位高出河水位3.6m（測驗期間駱馬湖水位22.15m）。

通過分析，可見此次輸水損失測驗成果總體符合測驗河段的實際情況，具有較好的合理性和較高的精度。

表1 蘇北供水輸水干河輸水損失測驗成果表

表2 代表河段輸水損失合理性對照表

六、成果評價

本次輸水損失測驗戰(zhàn)線長，情況復雜，工作量大，但測驗時間、測次安排同步，測驗方法、手段統(tǒng)一，測驗精度、技術標準統(tǒng)一，人員配置、技術力量均衡，保證了測驗工作的順利開展和測驗成果的質(zhì)量標準。測驗期間，嚴格按統(tǒng)一制定的測驗方案執(zhí)行，采取多種措施，控制測驗誤差，努力提高測驗精度。河段水情盡可能模擬輸水季節(jié)狀況，盡管氣象條件、地下水位等與大用水季節(jié)會有差距，但根據(jù)分析，1月份和4月份的平均蒸發(fā)量分別為6月份（多年）平均蒸發(fā)量的30%和80%，地下水位4月份與6月份比較接近，蒸發(fā)量在河段輸水損失量中所占比重較小，只有5%左右。因此，此次測驗的輸水損失成果代表性較好。同時，根據(jù)對照分析，不同河段的輸水損失量合理性較好，符合各自河段的實際情況。此次測驗各河段布設的流量斷面較好地控制了河段內(nèi)水量進出，巡測、調(diào)查的水量也較準確，測驗方法正確，計算準確，分析合理，成果可靠，該測試方法值得推廣應用

江蘇省水文水資源勘測局揚州分局 225002 江蘇省水文水資源勘測局淮安分局 223005）