泉林?jǐn)r河壩防洪控制運(yùn)用方案初探

趙秋艷，劉純祥

為調(diào)洪補(bǔ)枯、緩解水資源短缺問題，充分合理地開發(fā)雨洪資源，泰安市在大汶河上相繼建造了5座攔蓄工程，分別為唐莊攔河壩、顏張攔河壩、泉林?jǐn)r河壩、顏謝攔河壩及汶口2＃攔河壩，并計(jì)劃對現(xiàn)有汶口攔河壩進(jìn)行維修加固，初步建成了大汶河綜合開發(fā)工程框架，大大提高區(qū)域水資源調(diào)配能力。

泉林?jǐn)r河壩工程位于泰安市岱岳區(qū)泉林莊村東的大汶河上，距泰安市區(qū)約20.0 km，上距大汶河舊縣大橋3.5 km。工程由橡膠壩和調(diào)節(jié)閘組成，設(shè)計(jì)蓄水位114.0 m，擋水高度5.5 m，垂直水流方向總寬421.5 m，順?biāo)鞣较蚩傞L65.5 m。橡膠壩共5孔，單孔凈寬78.6 m，凈過水寬度393.0 m，隔墩厚1.0 m，壩段全長399.0 m。橡膠壩頂高程114.0 m，底板頂高程109.5 m，壩高4.5 m，底板高出河床1.0 m。調(diào)節(jié)閘位于橡膠壩右側(cè)，共3孔，單孔凈寬6.0 m，總凈寬18.0 m，最大調(diào)節(jié)流量428.2 m3/s。調(diào)節(jié)閘為液壓平板閘門，閘門頂高程114.3 m，閘底板高程108.5 m，閘坎高程109.15 m。工程設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇，設(shè)計(jì)洪峰流量6 640 m3/s，設(shè)計(jì)防洪水位116.07 m。

1 壩址處洪水分析

泉林?jǐn)r河壩址處北望水文站有長期河道流量觀測資料。大汶河流域汛期為每年的6月1日～9月30日，經(jīng)分析長期降雨資料，每年的6月1日～7月3日為汛前期，7月3日～8月4日是主汛期，8月4日～9月30日為汛后期。按上述時(shí)間劃分，分析北望水文站1980—2011年32年的汛期歷年最大洪峰流量，泉林?jǐn)r河壩汛前期最大流量為1 710 m3/s，汛后期最大流量為2 060 m3/s，汛中期最大流量為3 480 m3/s。

按汛中期與汛前、后期分別統(tǒng)計(jì)。汛前期河道流量小于1 600 m3/s的有31年，汛后期河道流量小于1 600 m3/s的有30年；在汛中期河道流量小于3 000 m3/s的有31年。統(tǒng)計(jì)成果見表1。

表1 泉林?jǐn)r河壩汛期流量分級成果表

2 工程汛期控制運(yùn)用方案

2.1 控制運(yùn)用原則

1）防洪優(yōu)先、安全為重原則。為保證攔河壩安全度汛，在遭遇大洪水時(shí)必須塌壩運(yùn)行，以便不影響河道行洪能力，保證洪水安全下泄。要避免橡膠壩塌壩泄流時(shí)產(chǎn)生的“人造洪峰”與上游洪水疊加，增加下游河道防洪壓力，影響橡膠壩及其上下游建筑物安全。

2）準(zhǔn)確預(yù)報(bào)、分級調(diào)度原則。為充分發(fā)揮工程效益，做到蓄泄兼顧、調(diào)度得當(dāng)，須準(zhǔn)確、及時(shí)地掌握水文情報(bào)，分級調(diào)度。暴雨發(fā)生后，應(yīng)根據(jù)上游水文站預(yù)測的洪峰流量、洪水總量、洪水過程等情報(bào)，預(yù)測本壩址的洪水參數(shù)及到達(dá)傳播時(shí)間，確定洪水級別，決定橡膠壩的調(diào)度方式。不同級別的洪水對應(yīng)不同的橡膠壩控制運(yùn)用方案，以最大限度地發(fā)揮工程效益。

2.2 攔河壩過流計(jì)算

橡膠壩、調(diào)節(jié)閘自由泄流的情況下流量按堰流公式計(jì)算：

式中：Q為橡膠壩或調(diào)節(jié)閘流量，m3/s；m為流量系數(shù)；σ為淹沒系數(shù)；ε為側(cè)收縮系數(shù)；B為過流斷面（堰）凈寬，m；H0為橡膠壩或調(diào)節(jié)閘堰（壩袋）上水頭，m。

泉林?jǐn)r河壩過流能力計(jì)算成果見表2。

表2 泉林?jǐn)r河壩過流計(jì)算成果表

2.3 橡膠壩控制運(yùn)用方案

1）橡膠壩汛限水位。分析泉林?jǐn)r河壩處洪水資料可知，汛前期、汛后期河道流量基本都小于1 600 m3/s，汛中期河道流量基本小于3 000 m3/s。根據(jù)上述過流能力計(jì)算成果，在保證河道洪水安全下泄的前提下，可分別確定泉林?jǐn)r河壩汛前期、汛中期及汛后期的汛限水位。泉林?jǐn)r河壩分期動(dòng)態(tài)汛限水位見表3。

表3 泉林?jǐn)r河壩汛限水位/擋水高度 m

2）汛前期、汛后期泉林?jǐn)r河壩控制運(yùn)用方案。當(dāng)河道流量小于1 200 m3/s時(shí)，橡膠壩塌壩1.0 m（即擋水高度3.5 m）自由過水，調(diào)節(jié)閘閘門關(guān)閉；當(dāng)河道流量為1 200～1 600 m3/s時(shí)，橡膠壩塌壩1.0 m（即擋水高度3.5 m），調(diào)節(jié)閘開啟，且使橡膠壩前水位不大于水位114.5 m；當(dāng)河道流量大于1 600 m3/s時(shí)，按汛中期調(diào)度方式控制運(yùn)用。

3）汛中期泉林?jǐn)r河壩控制運(yùn)用方案。當(dāng)河道流量小于2 600 m3/s時(shí)，橡膠壩塌壩2.0 m（即擋水高度2.5 m）自由過水，調(diào)節(jié)閘閘門關(guān)閉；當(dāng)河道流量為2 600～3 000 m3/s時(shí)，橡膠壩塌壩2.0 m（即擋水高度2.5 m）自由過水，調(diào)節(jié)閘開啟，開啟高度須確保橡膠壩前水位不大于114.5 m；當(dāng)河道流量大于3 000 m3/s時(shí)，橡膠壩完全塌壩，調(diào)節(jié)閘閘門全開。

4）非汛期泉林?jǐn)r河壩控制運(yùn)用方案。當(dāng)河道流量小于240 m3/s時(shí)，橡膠壩不塌壩（即擋水高度4.5 m）自由過水，調(diào)節(jié)閘閘門關(guān)閉；當(dāng)河道流量為240～650 m3/s時(shí)，橡膠壩不塌壩（即擋水高度4.5 m）自由過水，調(diào)節(jié)閘開啟，開啟高度須確保橡膠壩壩頂溢流水深不大于0.5 m；當(dāng)河道流量大于650 m3/s時(shí)，按汛前期調(diào)度方式控制運(yùn)用。

3 結(jié)語

大汶河泉林?jǐn)r河壩建成運(yùn)行后，緩解了當(dāng)?shù)厮Y源緊張局面，補(bǔ)充了區(qū)域地下水，改善了上下游河道的生態(tài)環(huán)境，在保障民生、促進(jìn)發(fā)展和改善環(huán)境方面均創(chuàng)造了很大的效益。采用本方案對泉林壩進(jìn)行防洪控制運(yùn)用，在確保防洪安全前提下，大部分時(shí)間橡膠壩可按設(shè)計(jì)擋水位運(yùn)行，充分?jǐn)r蓄大汶河雨洪資源，最大限度地發(fā)揮工程效益。

[1] 高本虎.橡膠壩工程技術(shù)指南[M].北京：中國水利水電出版社，2004.

[2] 徐智廷.沂河梯級橡膠壩汛期調(diào)度運(yùn)用原則探討[J].中國水利，2008（19）.