2003年淮河入海水道近期工程行洪能力分析

張鎖江　陳棟　朱大偉

摘 要：淮河入海水道為淮河下游防洪體系的重要組成部分，近期工程設(shè)計(jì)行洪流量為2 270 m3/s。行洪能力嚴(yán)重影響著淮河下游的防洪安全。通過實(shí)測水文資料，對淮河入海水道近期工程實(shí)際行洪能力進(jìn)行了分析和評價(jià)。

關(guān)鍵詞：淮河入海水道；河道糙率；行洪能力；糙率

中圖分類號：TV882.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.12.087

淮河入海水道是擴(kuò)大淮河下游洪水出路、提高洪澤湖及淮河下游防洪標(biāo)準(zhǔn)的戰(zhàn)略性工程，也是1991年國務(wù)院確定的治淮19項(xiàng)骨干工程中最大的一項(xiàng)單項(xiàng)工程。該工程自1999年開始全面開工建設(shè)，2003-06-28通過通水階段驗(yàn)收。當(dāng)年，淮河流域發(fā)生了自1954年以來最大的洪水，入洪澤湖洪水接近三十年一遇。根據(jù)中央指令，2003-07-04入海水道啟用運(yùn)行，行洪33 d，分泄洪水4.4×109 m3，最大行洪流量1 870 m3/s，超過了設(shè)計(jì)能力的80%，有效降低了洪澤湖水位，避免了周邊滯洪區(qū)滯洪，取得了很好的社會(huì)效益。

作為淮河下游防洪體系重要的組成部分，入海水道是一條新建排洪通道，其行洪能力達(dá)到設(shè)計(jì)要求至關(guān)重要。

1 淮河入海水道近期工程行洪能力分析

1.1 主要設(shè)計(jì)要素

入海水道近期工程按洪澤湖防御100年一遇洪水設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)行洪流量2 270 m3/s。行洪期主槽平均水深6～8 m，灘面水深3～4 m，主槽設(shè)計(jì)糙率0.022 5，灘地設(shè)計(jì)糙率0.035；堤線按遠(yuǎn)景工程控制，堤距約580 m，仍采用泓、灘結(jié)合的斷面型式。泓道開挖在充分滿足行洪能力的前提下，結(jié)合渠北地區(qū)進(jìn)行排澇。運(yùn)西一泓，泓底寬度36～90 m，泓深6～7 m，邊坡1∶3；運(yùn)東雙泓，泓底寬度30～118 m，泓深3.5～6 m，邊坡1∶5～1∶3. 表1所示為入海水道近期工程泓道設(shè)計(jì)指標(biāo)。

1.2 行洪能力分析

影響入海水道行洪能力的關(guān)鍵是河道和兩大立交地涵的行洪能力。行洪期，在河道和地涵上、下游各控制點(diǎn)布置了水位觀測點(diǎn)。

行洪能力的分析方法如下：根據(jù)實(shí)測的入海水道行洪流量及沿程水位資料、竣工斷面圖紙，分段分析河道實(shí)際糙率，并與設(shè)計(jì)糙率進(jìn)行對比，判別河道是否達(dá)到設(shè)計(jì)能力；根據(jù)淮安樞紐、濱海樞紐兩大地涵的水頭損失與設(shè)計(jì)對比，判斷地涵的過流能力。

1.2.1 水文資料

流量測驗(yàn)斷面布設(shè)在二河新泄洪閘上游200 m處。水位觀測點(diǎn)自上而下布設(shè)在二河新泄洪閘上、下游，淮安樞紐上、下游，濱海樞紐上、下游，?？跇屑~上、下游等共17個(gè)觀測斷面。

入海水道行洪時(shí)間：2003-07-04T23：45—2003-08-06T11：00；

水位觀測時(shí)間：2003-07-11T08：00—2003-08-10T08：00；

流量測驗(yàn)時(shí)間：2003-07-05T08：00—2003-08-06T10：00.

流量測驗(yàn)每隔2 h測驗(yàn)一次，水位觀測一般每日08：00同步觀測。

觀測水位數(shù)據(jù)如表2所示。

1.2.2 河道糙率分析方法

根據(jù)入海水道工程系大型人工順直河道的特點(diǎn)，為了計(jì)算簡便，采用明渠恒定非均勻流公式，按實(shí)測流量、各控制點(diǎn)水位，假定糙率試算，直到節(jié)點(diǎn)水位相符為止。

為了盡可能地避免因洪水傳播、潮汐影響和水位觀測等引起的誤差，根據(jù)不同的流量量級，分別選取了7：15—7：17、7：18—7：24、7：30—8：01、8：02—8：04四個(gè)時(shí)段，采用流量和沿程各節(jié)點(diǎn)水位平均值進(jìn)行分析。

在分析計(jì)算時(shí)，根據(jù)泓道糙率變幅較小的特性，首先固定泓道糙率，試算灘地糙率。如果泓、灘糙率比例失真，再調(diào)整泓道糙率，重新試算灘地糙率。

1.2.3 河道計(jì)算成果及分析

整個(gè)河道除運(yùn)西段實(shí)際糙率略高于設(shè)計(jì)糙率以外，運(yùn)東段130 km河道的實(shí)際糙率一般都小于設(shè)計(jì)糙率（Q=1 763 m3/s時(shí)，躍進(jìn)河—濱海樞紐段出現(xiàn)異?，F(xiàn)象）。濱海樞紐—海口段，泓道糙率在0.022左右，灘地糙率在0.028左右；淮安樞紐—濱海樞紐，泓道糙率在0.021 3左右，灘地糙率在0.03左右；二河樞紐—淮安樞紐，灘地糙率在0.04左右，略高于設(shè)計(jì)糙率。表3所示為糙率計(jì)算結(jié)果。

出現(xiàn)上述情況的主要原因有以下三點(diǎn)：①濱海樞紐—?？诙?，灘地生產(chǎn)尚未完全恢復(fù)，糙率較低，砂土河床行洪時(shí)局部沖深，加大了過水?dāng)嗝?；②淮安樞紐—濱海樞紐，腰閘以下灘地全部征用，取土坑形成間斷泓道，有利于過水； ③運(yùn)西段為單一泓道，所占過水?dāng)嗝姹壤苄。泻槟芰χ饕Q灘地狀況。

根據(jù)實(shí)測糙率計(jì)算設(shè)計(jì)流量下的各節(jié)水位，計(jì)算結(jié)果如表4所示（樞紐仍采用設(shè)計(jì)落差）。從表4中可以看出，各節(jié)點(diǎn)水位均低于設(shè)計(jì)水位。這表明，通過2003年洪水驗(yàn)證，入海水道河道的行洪能力完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

1.2.4 立交地涵成果對比分析

入海水道中淮安樞紐、濱海樞紐兩大立交地涵過流流量均為2 270 m3/s，在國內(nèi)外工程中鮮有前例，地涵上、下游落差的確定較為慎重。設(shè)計(jì)采用恒定非均勻流公式進(jìn)行計(jì)算，并通過模型實(shí)驗(yàn)符合，確定設(shè)計(jì)流量下淮安地涵落差為0.65 m、濱海地涵落差

為0.50 m。行洪期間，淮安地涵和濱海地涵在行洪1 800 m3/s時(shí)，實(shí)測過涵落差均在0.14 m左右，遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)落差。兩地涵過流能力均滿足設(shè)計(jì)要求。

2 結(jié)論

根據(jù)2003年行洪情況分析入海水道行洪能力，結(jié)果表明，工程總體行洪能力滿足設(shè)計(jì)要求，即在行洪2 270 m3/s時(shí)，沿程水位都不會(huì)超過設(shè)計(jì)水位。從局部來看，河道工程運(yùn)東段約134 km，以及兩大立交地涵，都滿足設(shè)計(jì)要求。而河道工程運(yùn)西段二河新泄洪閘至淮安樞紐段約25 km，實(shí)際糙率略大于設(shè)計(jì)糙率。主要原因是運(yùn)西為單一泓道，斷面也較小，以灘地行洪為主，灘地作物對行洪有一定的影響。另外，濱海樞紐以下河道地質(zhì)為砂土段，行洪時(shí)，泓道沖刷較重，因此采用竣工斷面分析的糙率可能偏低，但不影響行洪能力分析結(jié)果。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：劉曉芳〕