黃家港站受王甫洲回水頂托影響分析

李 平，蘇 曉，李 凱，楊 鑫

（漢江水文水資源勘測(cè)局，河南 淅川 474400）

1 問題的提出

黃家港水文站是漢江干流丹江口水庫(kù)出庫(kù)控制站，距丹江口大壩6km，控制面積95 200km2。該站下游25km處的王甫洲水利樞紐于2000年建成運(yùn)用，水庫(kù)正常蓄水位88m，庫(kù)容3.81億m3，庫(kù)水位由老河口水位站控制。

自1973年丹江口水利樞紐建成運(yùn)用以來，黃家港站的最低水位為87.22m，比王甫洲水庫(kù)正常蓄水位88m低0.78m。因此，在王甫洲水庫(kù)蓄水運(yùn)用后，黃家港站必然會(huì)受到王甫洲水庫(kù)的回水頂托影響。現(xiàn)應(yīng)用實(shí)測(cè)資料對(duì)王甫洲水庫(kù)的回水頂托規(guī)律，黃家港站水位抬高值，黃家港至老河口河段落差減小值及對(duì)黃家港站流量測(cè)量的影響等分析如下。

2 回水頂托規(guī)律

王甫洲水庫(kù)自2000年下閘蓄水，庫(kù)水位在2月13日出現(xiàn)最低值82.28m后逐步抬高至12月2日出現(xiàn)最高值88.18m長(zhǎng)，超正常蓄水位0.18m。2000年，是王甫洲水庫(kù)回水頂托影響從無(wú)到有，由小到大，然后達(dá)到充分狀態(tài)持續(xù)不消退的過度年。王甫洲水庫(kù)2001～2010年的庫(kù)水位特征值及出現(xiàn)時(shí)間如表1所示。

表1 王甫洲水庫(kù)2001～2010年水位特征值

由表1可知，與正常蓄水位88m相比較，年平均水位2001年與2002年分別低0.16m和0.17m，其余年份超過0.10～0.29m，2001～2010年平均超過了0.14m；2001～2010年最高水位超過了0.18～0.86m，平均超過了0.50m；與黃家港最低水位87.22m相比較，最低水位2001年與2002年分別低0.30m和0.13m外，其余年份超過0.09～0.74m，2001～2010年平均超過0.38m。

因此，王甫洲水庫(kù)回水頂托的規(guī)律是在2000內(nèi)頂托影響從無(wú)到有，由小到大，在12月達(dá)到充分狀態(tài)后持續(xù)不消退，每時(shí)每刻都存在頂托影響，只是其程度略有波動(dòng)而已。

3 黃家港站的水位抬高值

王甫洲水庫(kù)的回水頂托必然會(huì)抬高黃家港站同流量條件下的水位，由于斷面比較穩(wěn)定，其抬高值可由受頂托影響前后黃家港站的水位流量關(guān)系曲線進(jìn)行推求。

圖1 黃家港站年平均水位～流量關(guān)系圖

圖1為黃家港站年平均水位與年平均流量關(guān)系圖。其中（a）線是根據(jù)1985～1999年資料繪制的，代表不受王甫洲水庫(kù)回水頂托影響的情況：（b）線是根據(jù)2001～2010年資料繪制的，代表已充分受王甫洲水庫(kù)回水頂托影響的情況。從圖1看出，不受王甫洲水庫(kù)回水頂托影響與已充分受王甫洲水庫(kù)回水頂托影響的點(diǎn)是完全不相同的兩個(gè)系列，且各自的點(diǎn)據(jù)均較密集地分布在關(guān)系線的兩旁：而過度年份2000年的點(diǎn)據(jù)（用表示）則落在兩條線中間。

任意流量在圖1中兩條關(guān)系線上的水位差值，就是在這一流量條件下王甫洲水庫(kù)在不同時(shí)期抬高黃家港站水位的平均值，例如流量為500m3／s、1 000 m3／s、1 600 m3／s時(shí)，王甫洲水庫(kù)回水頂托影響所抬高黃家港站的水位值分別為0.71m、0.55m、0.37m。由此可見，王甫洲水庫(kù)回水頂托影響抬高黃家港站同流量下的水位值是相當(dāng)大的，在流量小時(shí)更是如此，隨著流量的增大有所減小。

在圖1中，如果用月平均值點(diǎn)繪，除可推求出上述抬高黃家港站水位值外，還可推求出最小月平均的流量時(shí)抬高黃家港站的水位值，且此值必然大于0.71m。

4 黃家港至老河口河段落差減少值

王甫洲水庫(kù)蓄水后必然減少黃家港至老河口河段同流量條件下的水位落差，由于河段內(nèi)斷面較穩(wěn)定，其落差減少值可由受頂托影響前后的黃家港站流量～河段落差關(guān)系圖推求。

圖2 黃家港平均流量～黃家港至老河口年平均落差關(guān)系圖

圖2是黃家港站年平均流量～黃家港至老河口年平均落差關(guān)系圖。引用資料年份與圖1相同。其中（a）線不受王甫洲水庫(kù)回水頂托影響，點(diǎn)據(jù)較為散亂；（b）線是已充分受王甫洲水庫(kù)回水頂托影響的，點(diǎn)據(jù)比較集中。無(wú)論（a）線還是（b）線，黃家港至老河口的年均落差都是隨著黃家港站的年平均流量的增加而增加的，只是（a）線增加的幅度要大一些。

任一流量在圖2中兩條關(guān)系線上的落差值，就是在這一流量條件下王甫洲水庫(kù)在不同時(shí)期所減少黃家港站至老河口河段落差值的平均值，例如流量為500m3／s、1 000 m3／s、1 600 m3／s時(shí)，王甫洲水庫(kù)回水頂托影響所減少黃家港站至老河口河段的落差值分別為4.63m、5.06m、5.56m。所減少的落差值是隨著流量的增大而增加的。

在圖2中，如果用月平均值點(diǎn)繪，除可推求出上述減少黃家港至老河口河段落差值外，還可推求出最小月平均流量時(shí)減少的黃家港至老河口河段落差值，且此值必然會(huì)小于4.63m。

5 對(duì)黃家港站流量測(cè)驗(yàn)的影響

現(xiàn)將黃家港站1991～1999年與2000～2010年兩個(gè)時(shí)段的流量測(cè)驗(yàn)基本情況列于表2。

由表2可知，2000～2010年（已充分受王甫洲水庫(kù)回水頂托影響）與1991～1999年（未受王甫洲水庫(kù)回水頂托影響）相比較；年平均流量測(cè)次，前者為84.8次，后者為22次，前者是后者的3.9倍：只發(fā)電泄水時(shí)年平均流量測(cè)次，前者（2001、2002、2004、2006、2008）為 78 次，與后者（1992～1955、1997、1999）為16次，前者是后者的4.9倍，均高于平均情況。

同時(shí)，在該站流量整編定線中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)，無(wú)論是發(fā)電泄水還是正常開閘泄洪，即便是根據(jù)水位變化過程施測(cè)足夠多的流量測(cè)次，也難以控制變化很復(fù)雜測(cè)流過程。在水位流量關(guān)系圖上，流量變化過程與水位變化過程不相應(yīng)，測(cè)次之間突變現(xiàn)象為數(shù)不少，就定出相當(dāng)多的水位流量關(guān)系曲線（如開閘泄洪的2000年與2003年及發(fā)電泄水的2001年，都達(dá)到了17條）推流，即使一次流量準(zhǔn)確也不能認(rèn)為流量過程都是準(zhǔn)確的。

表2 黃家港站1991～2010年流量測(cè)驗(yàn)基本情況表

6 結(jié)論與建議

上述分析表明，黃家港站受王甫洲水庫(kù)回水頂托影響的規(guī)律，是從王甫洲水庫(kù)下閘蓄水之日起，從無(wú)到有，由小到大，達(dá)到充分狀態(tài)持續(xù)不消退，只是其程度略有波動(dòng)而已。王甫洲水庫(kù)對(duì)黃家港站回水頂托影響是嚴(yán)重的，在流量為500m3／s、1 000 m3／s、1 600 m3／s時(shí)抬高黃家港站的水位值分別為0.71m、0.55m、0.37m，減少黃家港至老河口河段落差分別為4.63m、5.06m、5.56m。在受王甫洲水庫(kù)的回水頂托影響，黃家港的流量測(cè)驗(yàn)功能基本喪失，本應(yīng)遷離重建，但無(wú)處可遷，只能在原地以增加2～3倍的測(cè)驗(yàn)工作量為代價(jià)推求精度受影響的流量過程。

為了減少流量測(cè)驗(yàn)工作量和提高流量過程的精度，建議采用水平式ADCP（現(xiàn)為走航式）進(jìn)行試驗(yàn)研究，推求在線流量監(jiān)測(cè)方法。