常州市澡港河分流比研究

仲兆林

（江蘇省水文水資源勘測局常州分局，江蘇常州 213001）

0 引言

引江濟(jì)太是太湖綜合治理的需要，尤其新溝河、新孟河等工程實(shí)施后，可通過引江濟(jì)太促進(jìn)太湖水體流動(dòng)，改善太湖水質(zhì)。通過對澡港河多年來水位流量、泥沙等方面的實(shí)測資料分析，可研究澡港河叉河分流比，進(jìn)一步優(yōu)化工程調(diào)水方案，規(guī)劃樞紐工程的建設(shè)，確保城市防洪安全，合理利用水資源，改善區(qū)域水環(huán)境、水生態(tài)。

本文通過研究圣維南方程組在感潮河道水文測驗(yàn)中的應(yīng)用，分析影響感潮河道的水文因素，采用一潮推流法進(jìn)行流量定線，進(jìn)一步研究兩河的水位、流量的變化，從而得出其分流比的變化規(guī)律。

1 澡港河概況

常州地處江蘇省東南部，東臨太湖，北依長江，區(qū)域水網(wǎng)密布。澡港河在淥安洲東側(cè)進(jìn)入長江，是武澄西引排工程中連接長江和大運(yùn)河的重要通江河道之一。澡港河支流眾多，1996年完成河道拓浚工程，上游圩塘鎮(zhèn)段裁彎取直，下游于龍虎塘以北的胡莊處分流，形成兩股水流：一股沿澡港河往西南經(jīng)過常州高新區(qū)流入市區(qū)關(guān)河；另一股沿老澡港河?xùn)|支往東南經(jīng)洪福村北首穿過永匯河后流入北塘河，再經(jīng)過橫塘河、丁塘港、三山港等北塘河支流部分流入大運(yùn)河中，部分流到江陰境內(nèi)。為了掌握澡港樞紐引排水對常州城市防洪除澇的影響程度，掌握澡港河和老澡港河?xùn)|支的分流比的變化規(guī)律，本文采用不同時(shí)期實(shí)測水文資料，通過類比分析，探討澡港河龍虎塘胡莊分汊口處分流比的變化，對區(qū)域水資源調(diào)度、城市防洪、水環(huán)境改善的影響進(jìn)行分析。

2 結(jié)果及分析

2.1 影響分流比變化的因素

明渠非恒定漸變流的基本方程為圣維南方程組：

式中：

s—流程；

t—時(shí)間；

z—水位；

A—過水?dāng)嗝婷娣e；

Q—流量。

由于河網(wǎng)地區(qū)水流情況復(fù)雜，使得河網(wǎng)地區(qū)的分流比關(guān)系也相對復(fù)雜，澡港河又是受長江潮汐影響的感潮河道，感潮河道的流量變化在考慮圣維南方程包含的影響因素外，還需考慮澡港河與老澡港東支之間潮量、水面比降、含沙量、糙率等水力因素的變化造成的兩河間的分流比的變化。當(dāng)兩河道的各水力因素同步增大或者減小時(shí)，分流比不會發(fā)生變化；當(dāng)兩河道水力因素變化不一致時(shí)，會導(dǎo)致分流比產(chǎn)生變化。

2.1.1 潮量

澡港河屬感潮河道，主要來水為引長江水，多年平均引江水達(dá)3.89億m3。汛期5～9月引水量占全年引水量60%左右。在豐水年，沿江各閘從長江引水量相對較小，排水量相對較大，在枯水年引水量較多。潮量是影響新老澡港河分流比的重要因素，大潮期，引江水量大，分流比變化較大，主河道（新澡港河）流量較大，過水通道明顯；小潮汛期，潮量較小，流速相對較緩，兩側(cè)分流變化不大。

2.1.2 水面比降

河道比降（河床比降）是指沿水流方向單位水平距離河床高程差，一般山區(qū)河道比降較大，平原河道比降較小。水面比降，亦稱水面坡降、坡度，一般情況下都指水面縱比降（下文同），即：河段水面沿河流方向的高程差與相應(yīng)的河流長度之比，以千分率或萬分率表示。

潮流段的水面比降，由于受到潮汐影響，比降比較復(fù)雜，低潮時(shí)水面比降大于高潮時(shí)，汛期水面比降大于枯水期，潮位高時(shí)水面比降大于潮位低時(shí)。

2.1.3 來沙量

江水是澡港河的主要水源，長江水含沙量高，引水同時(shí)將江水挾帶的泥沙帶入河道中，這是內(nèi)河淤積的重要因素。大潮期，水流速大，挾沙能力強(qiáng)，河床除槽頂端外，一般以沖為主，水體含沙量較高；小潮期，水流速小，挾沙能力低，水流含沙量小，河床以淤積為主。

2.2 測驗(yàn)分析

2.2.1 斷面布設(shè)及斷面面積變化

2008年8月在澡港河及東支分汊口處分別布設(shè)了流量監(jiān)測斷面進(jìn)行同步流量監(jiān)測。在斷面布設(shè)中考慮到支流、潮汐、泥沙等因素的影響，準(zhǔn)備率定出兩河分流比變化規(guī)律，故將澡港河斷面布設(shè)在西湖塘橋處，而老澡港河?xùn)|支斷面布設(shè)在盤龍圓橋處。

采用鉛魚加測繩法進(jìn)行大斷面測量，以水位為基準(zhǔn)，每2 m測一個(gè)點(diǎn)，根據(jù)實(shí)測斷面資料計(jì)算兩斷面面積比與水位變化關(guān)系如圖1。

由于澡港河河槽常年處于沖刷狀態(tài)，澡港河在同水位下河底較深，過水?dāng)嗝婷娣e較老澡港河?xùn)|支大，面積比成曲線分布，但隨著水位增大，逐漸變緩。

2.2.2 測驗(yàn)方法

測驗(yàn)時(shí)序上考慮：從2008年8月份開始，時(shí)空分布均勻，根據(jù)降水、水面比降的變化連續(xù)監(jiān)測。

潮汛周期變化考慮：根據(jù)大、小潮汛不同在兩布設(shè)斷面進(jìn)行同步流量、潮量監(jiān)測。隨著月球、太陽和地球三者所處相對位置不同，潮汐除周日變化以外，并以一月為周期形成一月中兩次大潮和兩次小潮。在朔（初一）、望（十五）日，由于月球、太陽和地球運(yùn)行位置處于一直線上，月球和太陽的引潮力相互疊加，此時(shí)海面升降最大，形成一月中兩次最高的高潮和最低的低潮，稱為大潮。在上弦日（初七或初八）與下弦日（廿二或廿三），由于月球、太陽和地球相互運(yùn)行的位置接近直角三角形，月球、太陽對地球的引潮力相互消減，此時(shí)海面升降最小，稱為小潮。

2.3 分流比分析

2.3.1 流量測驗(yàn)分析

通過2008年以來近33次流量監(jiān)測資料的分析，兩條河道在不同潮汐的情況下，分流比發(fā)生變化，且根據(jù)監(jiān)測資料計(jì)算分析，有比較明顯的規(guī)律：

長江大潮汛期，澡港河及其東支同步實(shí)測16次流量，根據(jù)實(shí)測資料建立澡港河西湖塘橋斷面流量與總流量的關(guān)系如圖2。

長江小潮汛期，澡港河及其東支同步實(shí)測17次流量，根據(jù)實(shí)測資料建立澡港河西湖塘橋斷面流量與總流量的關(guān)系如圖3。

由圖2、圖3兩相關(guān)關(guān)系圖可知，除出現(xiàn)個(gè)別沒有代表意義的極端情況測點(diǎn)外，在大潮汛期，新澡港河的流量占總流量的0.7左右；小潮汛期，新老澡港河分流相當(dāng)，約各占一半。

2.3.2 潮量測驗(yàn)分析

為更有效地對分流比進(jìn)行分析研究，2009年7～12月同步監(jiān)測澡港河及東支的引排潮量，實(shí)測引排水量及占總量統(tǒng)計(jì)計(jì)算如表1。

圖1 斷面面積比與水位變化關(guān)系圖

圖2 大潮汛期澡港河西湖塘橋斷面流量與總流量關(guān)系圖

圖3 小潮汛期澡港河西湖塘橋斷面流量與總流量關(guān)系圖

根據(jù)表1實(shí)測成果分析，在大小潮汛期，新老澡港河引排水量比變化是與流量比變化一致的，即：在大潮汛期，澡港河的引排水量占總量的0.7左右；小潮汛期，澡港河分流各占一半。

2.3.3 影響分析

拓浚澡港河是流域綜合治理的需要，是常州城市防洪的需要，是流域和地區(qū)供水的需要，是常州經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。澡港河拓浚工程完成后，能提高引江能力，也擴(kuò)大了排水出路，將武澄錫地區(qū)上游洪水迅速就近排入長江，減輕了常武地區(qū)及北塘河沿線圩區(qū)的防洪除澇壓力。澡港河?xùn)|支樞紐的實(shí)施，將更有利于常州城區(qū)防洪大包圍的建設(shè)。

澡港河多年平均引排水量約3.5億m3，通過對其分流比分析研究后，澡港河年平均出入常州市區(qū)水量達(dá)2.1億m3左右。我們可以在干旱年份進(jìn)行合理引排調(diào)度，保證工業(yè)用水、農(nóng)業(yè)灌溉用水和生活用水，同時(shí)在向太湖補(bǔ)充水源及改善航運(yùn)條件、河道水質(zhì)污染狀況方面發(fā)揮作用。

3 結(jié)語

引江濟(jì)太是運(yùn)用水利手段改善太湖流域水環(huán)境的一個(gè)重要措施，流域水利工程體系將長江清水調(diào)入太湖流域，通過水資源的優(yōu)化調(diào)度，提高流域水資源承載能力，增加水環(huán)境容量，緩解流域水質(zhì)型缺水矛盾，遏制流域水環(huán)境惡化趨勢，最終達(dá)到改善太湖和流域河網(wǎng)水環(huán)境的目的。通過對澡港河及其東支一年以來實(shí)測資料的分析研究，特別考慮潮汐、水面比降等影響其分流比的重要水力因素，初步得出以下認(rèn)識：

表1 實(shí)測澡港河及東支同步引排水量監(jiān)測成果統(tǒng)計(jì)表

（1）感潮河道中，潮汐的變化是其分流比中最重要的影響因素；水面比降也受潮汐的影響，大潮汛期，水面比降大，分流比大；小潮汛期，水面比降小，分流比小。

（2）澡港河及其東支分流比：大潮汛期 7∶3；小潮汛期 5∶5。