2016年淮河入江水道行洪能力測驗(yàn)與分析

趙永俊 趙 瑾 申 迪王駿秋

一、河道概況

淮河入江水道上起洪澤湖三河閘，下至江都三江營，全長157.2km，設(shè)計(jì)泄洪能力12000m3/s，可將淮河上中游70%以上的洪水泄入長江，與淮河入海水道、分淮入沂、蘇北灌溉總渠、廢黃河等工程聯(lián)合運(yùn)用，為洪澤湖地區(qū)的防洪安全提供保障，保障洪澤湖大堤的防洪標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到100年一遇；同時(shí)也承泄蘇北灌溉總渠以南、京杭運(yùn)河以西白馬湖、寶應(yīng)湖地區(qū)的澇水及沿線兩岸供水。金湖以上段又是南水北調(diào)調(diào)水線路，具有較好的社會、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)綜合效益。沿線先后建成了三河閘控制、金湖控制、高郵湖控制和歸江控制的四級水利控制工程，形成了以排洪為主，結(jié)合發(fā)展灌溉、排澇、航運(yùn)、調(diào)水等綜合利用的系統(tǒng)工程。

二、現(xiàn)場測驗(yàn)

1.水位測驗(yàn)

此次測驗(yàn)共布設(shè)水位斷面23處。淮河入江水道上段共布設(shè)11處水位站，其中：中渡、金湖為國家基本水文測站，尾渡、觀音寺、衡陽、西漫水閘、金溝、六丘洞、塔集、卞塘、施尖等9處站點(diǎn)均布設(shè)臨時(shí)水位觀測設(shè)備；淮河入江水道中下段共布設(shè)12處水位站，其中：高郵（高）、六閘（三）、萬福閘（閘上游）、三江營等4站為國家基本水文測站，馬頭莊、楊莊閘、朝陽閘、皮套閘、同心圩北、中港套閘、許巷閘、鳳凰河口等8處站點(diǎn)均布設(shè)臨時(shí)水位觀測設(shè)備。

在全河段共23處水位斷面中，中渡、金湖、高郵、六閘（三）、萬福閘（閘上游）、三江營等6處為國家基本水文測站，采用遙測水位計(jì)采集水位，其余斷面均采用直立式水尺人工觀測水位。遙測水位每5分鐘測記一次，每日人工校核一次；人工觀測斷面采用巡測，水位組配置專車逐個(gè)斷面依次往復(fù)觀測，每個(gè)斷面每日觀測4～5次，流量斷面測流前后各加測一次。

水尺零點(diǎn)高程從國家Ⅱ、Ⅲ等水準(zhǔn)點(diǎn)采用三等水準(zhǔn)精度引測，水準(zhǔn)基面采用廢黃河口基面。

2.流量測驗(yàn)

此次測驗(yàn)共布設(shè)11處流量測驗(yàn)斷面，其中5處為淮河入江水道干線控制斷面，6處為高郵湖湖西入湖河道控制斷面。干線上三河閘（中渡）斷面和歸江3閘（萬福閘、太平閘、金灣閘）首尾2處斷面為現(xiàn)有國家基本水文測站，中間金湖、閔橋和新民灘3處為臨時(shí)測流斷面。

淮河入江水道上段布設(shè)金湖、閔橋兩處流量測驗(yàn)斷面，施測三河閘大流量（大于6000m3/s）行洪時(shí)的流量過程；淮河入江水道中下段布設(shè)新民灘（高郵湖過水?dāng)嗝妫窖矞y銅龍河、楊村河、白塔河、玉橋河、秦欄河、利農(nóng)河等6條匯入高郵湖的河道斷面流量，考慮到高郵湖調(diào)蓄影響，施測淮河入江水道整個(gè)行洪過程。

在11處流量測驗(yàn)斷面中，金湖、閔橋、新民灘（高郵湖過水?dāng)嗝妫?個(gè)控制斷面采用ADCP動(dòng)船法進(jìn)行流量測驗(yàn)。斷面流量取往（左岸到右岸）返（右岸到左岸）2次測量平均值，若一個(gè)測回誤差超限（5%），則重新進(jìn)行測量。測次安排考慮盡可能均勻分布，每天8時(shí)和16時(shí)前后各施測一次；高郵湖湖西控制的6條河道流量測驗(yàn)，采用流速儀施測，每日監(jiān)測兩次，利用已有的水位流量關(guān)系曲線推求推算日平均流量；三河閘（中渡）斷面和歸江3閘通過采集閘上下游水位過程及閘門變化過程，利用現(xiàn)有水文站水位流量關(guān)系曲線推求推算日平均流量。

3.精度控制

（1）高程控制測量

高程控制測量采用TOPCON AT-G3或Leica na2水準(zhǔn)儀按三等水準(zhǔn)測量精度進(jìn)行各站水準(zhǔn)點(diǎn)高程接測。測量前按照規(guī)范要求對水準(zhǔn)儀進(jìn)行了i角檢測，水尺零點(diǎn)高程的接測的精度控制均嚴(yán)格執(zhí)行《水文測量規(guī)范》的要求。

（2）水位觀測

行洪測驗(yàn)的水位以人工觀測為主，遙測水位以人工觀測水位進(jìn)行校核?；春尤虢佬泻橹饕苋娱l工程調(diào)度影響，水流較為平穩(wěn)，水位觀測誤差主要來源于觀讀誤差（視線折光影響）、風(fēng)浪影響兩個(gè)方面。針對誤差來源，在水位觀測時(shí)按下列要求進(jìn)行誤差控制：①觀測水位時(shí)，盡量靠近水邊，身體蹲下，使視線盡量與水面平行，避免產(chǎn)生折光；②有風(fēng)浪時(shí)，觀讀浪波峰（最高）谷（最低）值，取平均作為觀測值。

圖1 實(shí)測水面線與設(shè)計(jì)水面線對比圖

圖2 新民灘過水?dāng)嗝?015年與2016年水位流量關(guān)系線圖

（3）流量測驗(yàn)

金湖、閔橋和新民灘流量測驗(yàn)斷面采用聲學(xué)多普勒流速儀（走航式ADCP）進(jìn)行測驗(yàn)，其誤差來源主要為船速、ADCP縱橫搖、儀器安裝偏角、儀器入水深度測量、水邊距離測量、盲區(qū)流速插補(bǔ)、儀器檢定等產(chǎn)生的誤差。針對誤差來源，在流量測量時(shí)采取以下措施進(jìn)行誤差控制：①上下游流量斷面采用同一型號的ADCP，參數(shù)設(shè)置盡可能一致；②測量船只盡量選擇木質(zhì)、玻璃鋼質(zhì)，選用鐵質(zhì)船只時(shí)ADCP安裝距離船邊要超過1m，以減小船體對磁場的干擾，保證流向正確；③船只盡量保持勻速直線前進(jìn)，ADCP縱橫搖控制在5°之內(nèi)，并在可能時(shí)要低于水流速度；④水跟蹤數(shù)值采用4次平均，以減小流速測量不確定度；⑤測流起訖點(diǎn)盡量靠近水邊，以減小岸邊盲區(qū)，同時(shí)，左右水邊有效測量數(shù)據(jù)不少于10組；⑥往返測量值誤差應(yīng)滿足規(guī)范要求，超限時(shí)要重測。

高郵湖湖西6條河道流量測驗(yàn)采用傳統(tǒng)流速儀進(jìn)行測驗(yàn)。針對流速儀法測量誤差來源，在流量測驗(yàn)時(shí)采取以下措施進(jìn)行誤差控制：①測驗(yàn)所用的流速儀均在檢定有效期內(nèi)，保證儀器的性能可靠，正常運(yùn)行；②測深采用實(shí)測水深，兩次測量，取平均值；③測點(diǎn)測速歷時(shí)不少于100s；④在測驗(yàn)斷面布設(shè)盡可能多的測速垂線；⑤在每條測速垂線上根據(jù)水深情況，采用兩點(diǎn)或三點(diǎn)法進(jìn)行測驗(yàn)。

三、行洪能力分析

1.水面線分析法

現(xiàn)將入江水道流量為5700m3/s時(shí)觀音寺到施尖段的實(shí)測水面線與淮河入江水道整治工程中的工程設(shè)計(jì)水面線進(jìn)行比較，里程起算點(diǎn)為三河閘（中渡）斷面，詳見圖1。

從圖中可以看出，在同為5700m3/s的流量下，在金湖以上段實(shí)測水面線與設(shè)計(jì)情況基本吻合或略低，塔集以下段（接近湖區(qū)）實(shí)測水面線明顯低于設(shè)計(jì)值，在中段（金湖至西閘）區(qū)間，實(shí)際水面線略高于設(shè)計(jì)水面線?？傮w而言，在5700m3/s的行洪流量下實(shí)測水面線基本達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

2.典型斷面水位流量關(guān)系比較

（1）金湖站斷面

根據(jù)以往行洪資料統(tǒng)計(jì)，2016年與2010年行洪流量較為接近（三河閘最大流量分別為6290m3/s和6500m3/s），以金湖站的最高水位比較，2016年行洪期間水位為10.50m，2010年為10.95m，2016年行洪流量較2010年相差不多的情況下，金湖站最高水位降低了45cm，變化幅度較大，說明河道行洪能力有一定程度的提高。

（2）新民灘過水?dāng)嗝?/p>

現(xiàn)將新民灘過水?dāng)嗝?015年實(shí)測資料與2016年實(shí)測資料進(jìn)行對比，見圖2。

從圖2中可以看出，在已測到的水位范圍內(nèi)，相同水位的對應(yīng)流量2016年普遍大于2015年，尤其是在7.00～7.50m水位變幅范圍內(nèi)，流量增加明顯，增幅兩成多。說明新民灘斷面過水能力有了進(jìn)一步的提高。

四、結(jié)論與建議

此次淮河入江水道行洪測驗(yàn)中，組織部署周密，技術(shù)方案科學(xué)，精度控制嚴(yán)格，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，保證了測驗(yàn)工作的順利開展和測驗(yàn)成果的質(zhì)量。測驗(yàn)期間，現(xiàn)場測量人員采取多種措施控制測驗(yàn)誤差，努力提高測驗(yàn)精度。通過對測驗(yàn)資料的整理分析可知，測驗(yàn)方法正確，施測規(guī)范，分析合理。經(jīng)與設(shè)計(jì)資料及整治前同等級洪水資料對比分析，上游段行洪流量5700m3/s的設(shè)計(jì)水面線與實(shí)測基本吻合，同級別流量的行洪最高水位在金湖站下降了0.45m；中下游段高郵湖控制斷面水位流量關(guān)系顯示過水能力有了明顯增強(qiáng)，這些都反映了淮河入江水道整治前后整個(gè)河道行洪能力有了一定程度的提高。由于此次淮河入江水道行洪流量不是很大，今后有機(jī)會繼續(xù)開展中高洪水水文測驗(yàn)工作，沿線建設(shè)必要的水文測驗(yàn)設(shè)施，必要時(shí)在淮河入江水道沿線建立統(tǒng)一的水準(zhǔn)系統(tǒng)，進(jìn)一步提高沿線水文信息采集的頻次和精度，為今后的行洪能力分析和工程治理提供有力的水文技術(shù)支撐■