入出流格局變化下洪澤湖流態(tài)初步分析

黃振宇 倪 晉

（安徽省大禹工程建設(shè)監(jiān)理咨詢有限公司 蚌埠 233000安徽省·水利部淮委水利科學(xué)研究院 水利水資源安徽省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 蚌埠 233000）

洪澤湖地處淮河中下游結(jié)合部，是淮河流域最大的湖泊型水庫(kù)，同時(shí)也是南水北調(diào)東線工程的重要調(diào)蓄湖泊之一。洪澤湖承轉(zhuǎn)淮河上中游15.8萬km2的來水，分泄入江、入海。洪澤湖在淮河干流水系中的位置及其調(diào)蓄功能，決定了它在淮河中游防洪中處于舉足輕重的地位。一方面，洪澤湖水位的高低直接影響淮河中游的防洪除澇能力?；春又杏魏闈趁芡怀?，受洪澤湖水位頂托的影響，不但大洪水時(shí)淮河干流行洪不暢，中等洪水位也明顯偏高，影響兩岸支流的排澇。另一方面，洪澤湖作為淮河中游的侵蝕基準(zhǔn)面，對(duì)浮山以下入湖河段的河床演變產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，根據(jù)近20年實(shí)測(cè)斷面資料分析，入湖河段洲灘和主槽呈逐年淤積趨勢(shì)，隨著灘槽高程抬高和灘槽高差的減少，該段泄流能力將進(jìn)一步衰減。

為解決淮河中游高水位持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，洪澇矛盾突出、入湖河道淤積等問題，新一輪治淮擬開辟馮鐵營(yíng)引河，縮短洪水入洪澤湖的路程，同時(shí)擴(kuò)大入海水道的規(guī)模，降低洪澤湖的水位。上述工程在進(jìn)一步暢通淮河中游的洪水出路的同時(shí),也使洪澤湖的入出流格局發(fā)生了較大的變化，因此，有必要結(jié)合當(dāng)前的規(guī)劃治理工程，分析不同入出流組合條件下洪澤湖的典型流態(tài)，為規(guī)劃工程布局和河湖關(guān)系的調(diào)整提供參考。

1 洪澤湖入出流格局的變化

1.1現(xiàn)狀入出流格局

洪澤湖當(dāng)前的入流格局，以入湖河段老子山、溧河洼及成子湖為主要的入流部位。在主要的入湖河流中，淮河干流與池河在洪山頭交匯后，沿入湖河段老子山進(jìn)入洪澤湖；干流以北，懷洪新河、新汴河、濉河、老濉河由溧河洼進(jìn)入洪澤湖；徐洪河從成子湖匯入洪澤湖。中游來水經(jīng)洪澤湖調(diào)蓄后，主要由淮河入江水道、蘇北灌溉總渠、淮河入海水道和分淮入沂工程入江、入海。根據(jù)1983～2010年實(shí)測(cè)水文資料分析,洪澤湖入、出湖水量組成見表1、表2。

由表1、表2可知，洪澤湖多年平均入湖水量為320億m3。其中，入湖河段老子山來水量（淮河干流＋池河）283億m3，占總?cè)肓康?9%；溧河洼來水量（懷洪新河＋濉河＋老濉河＋新汴河）31億m3，占總?cè)肓康?%；成子湖來水量占總?cè)肓康谋壤蛔?%。洪澤湖多年平均出湖水量為297億m3。其中，入江水量（以淮河入江水道計(jì)）172億m3，占總出量的58%；入海水量（淮河入海水道＋分淮入沂工程＋蘇北灌溉總渠）125億m3，占總出量的42%。實(shí)測(cè)入、出湖水量統(tǒng)計(jì)表明，洪澤湖9成左右的水量由入湖河段老子山匯入，6成左右的水量通過三河閘分泄入江，這種入出流格局在汛期表現(xiàn)得更為明顯。

1.2規(guī)劃入出流格局

表1 洪澤湖入湖水量組成

表2 洪澤湖出湖水量組成

表3 現(xiàn)狀及規(guī)劃工況的計(jì)算條件

圖1 現(xiàn)狀工況洪澤湖流態(tài)

圖2 規(guī)劃工況洪澤湖流態(tài)

新一輪治淮擬開辟馮鐵營(yíng)引河、擴(kuò)大入海水道規(guī)模，以降低淮河干流及洪澤湖水位、縮短高水位歷時(shí)，減輕中游洪澇災(zāi)害的損失。根據(jù)規(guī)劃方案，馮鐵營(yíng)引河進(jìn)口位于泊崗引河末端，向東沿低洼處疏挖進(jìn)入洪澤湖，引河線路全長(zhǎng)約5.5km，設(shè)計(jì)流量5450m3/s左右。引河開辟后，一方面加快了中游洪水下泄的速度，降低了淮河干流的水位；另一方面，部分干流洪水通過溧河洼直接入湖，也改變了洪澤湖的入流格局。入海水道二期工程是在一期工程的基礎(chǔ)上，通過開挖深槽將設(shè)計(jì)泄洪能力由此前的2270m3/s提高至7550m3/s，該工程不僅能有效地降低洪澤湖水位，減輕淮河干流防洪除澇的壓力，同時(shí)也會(huì)影響洪澤湖江、海分流的比例，改變洪澤湖的出流格局。

2 研究工況及流態(tài)分析

為分析治理工程實(shí)施后，洪澤湖入出流格局變化對(duì)湖區(qū)流態(tài)及流速分布的影響，建立淮河干流浮山至洪澤湖出口段水動(dòng)力模型進(jìn)行計(jì)算分析，該模型經(jīng)過了2003年、2007年實(shí)測(cè)洪水資料的驗(yàn)證，計(jì)算的精度可滿足洪澤湖流場(chǎng)研究的需要。

2.1計(jì)算條件

（1）洪澤湖來流條件：由于洪澤湖的來水主要受淮河干流控制，考慮到淮河干流浮山以下段現(xiàn)狀灘槽的泄洪能力，取入流規(guī)模Q＝8000m3/s，并分別設(shè)計(jì)入湖河段單獨(dú)來流（現(xiàn)狀工況）及入湖河段＋馮鐵營(yíng)引河共同來流（規(guī)劃工況）的兩種來水方案。

（2）洪澤湖出流安排：現(xiàn)狀工況采用全部入江的出流方案，規(guī)劃工況考慮入海水道擴(kuò)大后的規(guī)模，采用江海分疏的出流方案。

（3）蔣壩控制水位：根據(jù)來流規(guī)模的大小及洪澤湖泄流能力曲線，蔣壩水位控制為13.81m。

（4）洪澤湖風(fēng)場(chǎng)：風(fēng)向取盛行風(fēng)SE方向，風(fēng)速取5m/s。

現(xiàn)狀及規(guī)劃工況的具體控制條件見表3。

2.2典型流態(tài)

現(xiàn)狀工況下洪澤湖的典型流態(tài)見圖1，由圖看出洪澤湖各水域流速差異很大，南部湖區(qū)受淮干入流和入江水道出流所產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)作用，以吞吐流型為主，流速一般為0.35m/s；成子湖區(qū)在東南風(fēng)的作用下，形成以風(fēng)生流型為主的逆時(shí)針環(huán)流，流速一般在0.01～0.04m/s，越靠近南部流速越大；與成子湖交界的東北湖區(qū)有一個(gè)明顯的逆時(shí)針環(huán)流出現(xiàn)，流速一般在0.02～0.05m/s；溧河洼北部由于湖面不開闊，風(fēng)生環(huán)流得不到充分發(fā)育，流速幾乎為0，而溧河洼南部受風(fēng)應(yīng)力影響形成一個(gè)小范圍的逆時(shí)針環(huán)流；洪澤湖的主體湖區(qū)的流態(tài)介于吞吐流型和風(fēng)生流型之間，流速一般在0.03～0.05m/s。

規(guī)劃工況下洪澤湖的典型流態(tài)見圖2，與現(xiàn)狀工況相比，洪澤湖南部湖區(qū)的吞吐作用有所減弱，流速降至0.20m/s左右；與成子湖交界的東部湖區(qū)，受主流線北移的影響，其風(fēng)生環(huán)流的范圍明顯減少；在引河入流、入海水道出流的驅(qū)動(dòng)下，溧河洼和洪澤湖主體湖區(qū)的吞吐作用顯著增強(qiáng)，流速增至0.08~0.15m/s；成子湖屬口袋型湖灣，相對(duì)封閉，加之風(fēng)向等因素的影響，治理前后流態(tài)變化不大。

通過對(duì)兩種工況的分析可以看出，現(xiàn)狀條件下洪澤湖的高流速帶主要分布于入淮河口繞老子山至三河閘一線，湖區(qū)其他部分流速相對(duì)較小，換水周期較長(zhǎng)，而治理工程實(shí)施后，通過改變洪澤湖入出流格局，完善并擴(kuò)大了洪澤湖湖體的循環(huán)，加強(qiáng)了湖區(qū)內(nèi)部水流的互動(dòng)，湖水的更新效率得到了明顯提高。

3結(jié)論

現(xiàn)狀條件下洪澤湖各區(qū)域流速差異較大，受淮干入流和入江水道出流所產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)作用，在入淮河口繞老子山至三河閘一線形成以吞吐流為主的高流速帶，在溧河洼區(qū)域形成以風(fēng)生環(huán)流為主的流速帶。

馮鐵營(yíng)引河和淮河入海水道二期工程實(shí)施后，改變了洪澤湖的入出流格局，使溧河洼由風(fēng)生流為主逐漸演變?yōu)橥掏铝鳛橹鞯男问?，并與洪澤湖主體湖區(qū)連為一體，增強(qiáng)主體湖區(qū)的吞吐作用。

在現(xiàn)狀和規(guī)劃兩種情況下，成子湖區(qū)均為風(fēng)生環(huán)流為主的形式，流動(dòng)十分微弱，水體交換速度較慢■