通榆河鹽城段河道輸水能力與糙率現(xiàn)狀分析

周曉強

（江蘇省水文水資源勘測局鹽城分局，江蘇鹽城 224002）

0 引言

通榆河自2002年10月全線貫通以來，在引江北調(diào)輸水、農(nóng)業(yè)灌溉供水、行洪排澇保安等方面發(fā)揮著重要的作用。掌握河道當(dāng)前實際輸水能力，以及河道糙率等因素對沿程流量的影響狀況，可為進(jìn)一步科學(xué)實施水資源管理以及河道規(guī)劃治理等領(lǐng)域提供技術(shù)參考。為此，以2006～2010年鹽城市水利部門在每年汛期組織開展的通榆河輸水測驗資料為基礎(chǔ)進(jìn)行相關(guān)專題分析。

1 測驗河段概況

鹽城境內(nèi)通榆河位于東經(jīng)119°48′～120°29′，北緯 32°40′～33°57′之間。南起東臺，北至響水，全長176.4 km。河道河底寬為30.0～50.0 m，河底高程-1.0～-4.0 m，堤頂高程4.0～7.5 m，設(shè)計流量100 m3/s。

本河段南端與引江東輸?shù)奶〇|河相交，西側(cè)與里下河水網(wǎng)區(qū)緊密相連，東側(cè)主要以斗龍港、新洋港、黃沙港、射陽河等骨干河道與沿海墾區(qū)相通。這種特殊的地理位置，導(dǎo)致通榆河鹽城段水位、流量極易受到里下河水網(wǎng)區(qū)供水和沿海閘壩排水調(diào)度影響。

2 糙率分析方法

河道糙率是反映河床、岸壁形狀的不規(guī)則性和表面粗糙程度的一個系數(shù)，在水流運動過程中，直接關(guān)系河水沿程能量損失的大小。利用河道糙率和河道比降以及過水?dāng)嗝婷娣e、濕周等參數(shù)可推算出河道流量。

具體河道糙率分析時，首先根據(jù)通榆河及交叉河道分布狀況，并結(jié)合輸水測驗河道水位、流量斷面布設(shè)情況，著重選擇河道比較順直的東臺（通）～斗龍港段、斗龍港～新洋港段、新洋港～黃沙港段、黃沙港～射陽河段為分析區(qū)間。各區(qū)間分別以東臺（通）站、大團（通北）站、鹽城（通北）站、上岡（通北）站為進(jìn)水水位斷面控制站，以大團（通南）站、鹽城（通南）站、上岡（通南）站、阜寧（通）站為出水流量控制站。

由于通榆河鹽城段在每年農(nóng)業(yè)灌溉供水期一般處于常水位及以下水位狀態(tài)，河水位及流量變化主要受沿線灌溉取水影響，受里下河水網(wǎng)區(qū)客水以及“四大港”排水影響相對較小。而7～9月份大水期，本河段上游易受高港站抽排影響，沿程與里下河水網(wǎng)區(qū)以及“四大港”等交叉河道水量交換頻繁。為了分析這兩種狀態(tài)下的河道糙率差異，此次在按河道分段進(jìn)行糙率分析的基礎(chǔ)上，同步按供水期、大水期實施分期分析。

3 現(xiàn)狀河道糙率

根據(jù)現(xiàn)有輸水測驗水位、流量斷面布設(shè)狀況，河道糙率主要采用曼寧公式進(jìn)行計算，相關(guān)公式如下：

式中：

Q—斷面流量，m3/s；

n—糙率；

ω—斷面面積，m2；

R—水力半徑，m；

i—比降。

為了探求通榆河鹽城段貫通后的最大輸水能力，糙率分析重點選取各年流量相對較大的測次作為分析樣本。但據(jù)此分析所得的各河段糙率，由于受周邊水網(wǎng)和水利工程供、排水影響，目前與常用相關(guān)因素河道平均水深之間尚缺乏相對穩(wěn)定的關(guān)系，故現(xiàn)取其多年均值代表河道現(xiàn)狀糙率。東臺（通）～射陽河段全程糙率均值采用各河段糙率多年均值與斷面間距加權(quán)平均計算所得，見表1。

經(jīng)計算，2006～2010年通榆河沿線各分析河段供水期糙率在0.0209～0.0233之間，與大水期相比糙率變化幅度相對穩(wěn)定。供水期東臺（通）～射陽河段全程糙率均值與大水期相比偏大12%左右。

2006～2010年通榆河鹽城段河道糙率分析表表1

4 糙率合理性分析

為了驗證糙率分析成果的合理性，現(xiàn)利用該成果作為曼寧公式推流參數(shù)，反推通榆河?xùn)|臺（通）～阜寧（通）112.8 km沿程流量，并與河道工程設(shè)計流量100 m3/s進(jìn)行對比驗證。驗證時，根據(jù)工程設(shè)計東臺（通）、阜寧（通）水位分別取值1.00 m和0.20 m。

由于河水位1.00 m為通榆河鹽城段與其上游泰東河接口段的常水位，因此，流量推算取用供水期糙率參與計算，見表2。

經(jīng)分析，東臺（通）～斗龍港段占此次分析河段總長度的41.5%左右，其推算流量為98.8 m3/s，與河道工程設(shè)計流量大致相符。

斗龍港～新洋港段、新洋港～黃沙港段分別約占分析河段總長度的14.5%、18.4%，各河段推算流量相應(yīng)為65.2 m3/s、57.1 m3/s，總體呈減小趨勢。結(jié)合上游來水流量狀況分析，這兩段河道流量變小的原因主要有以下兩點：一是客觀存在的水流沿程能量損失；二是這兩段河道地處通榆河與“四大港”相交區(qū)域中腹部，斗龍港閘、新洋港閘、黃沙港閘等沿海閘壩開閘排水工程調(diào)度起到了明顯的分流作用。

黃沙港～射陽河段約占分析河段總長度的25.6%，其推算流量為72.6 m3/s，與其上游河段相比流量增大約27.1%。這在一定程度上表明，射陽河閘開閘排水對通榆河水流的拉動作用大于其他閘壩對通榆河的影響。

表2 通榆河鹽城段沿線流量推算驗證表

5 結(jié)論

（1）通榆河鹽城段東臺（通）～斗龍港約占此次分析河道總長的41.5%，其輸水能力受外界因素影響相對較小，利用糙率分析成果反推的河道流量與工程設(shè)計流量相符；斗龍港～射陽河段輸水能力在受水流沿程能量損失的同時，受“四大港”閘尤其是射陽河閘的排水工程調(diào)度分流影響比較明顯。

（2）通榆河鹽城段供水期河道沿線糙率一般在0.0209～0.0233之間，大水期河道沿線糙率約為0.0174～0.0234；供水期分析河段全程糙率均值為0.0219，與大水期全程糙率均值0.0193相比偏大約12%。

（3）由于此次糙率分析樣本為輸水測驗實測流量相對較大測次，并且部分河段流量受沿海閘壩啟閉影響明顯，加之受糙率分析曼寧公式使用范圍限制，目前所分析的河道糙率成果與實際天然河道糙率狀況存在一定差異。