廢黃河中山河閘站警戒水位調整分析

周海天， 夏 飛

(江蘇省水文水資源勘測局鹽城分局， 江蘇 鹽城 224051)

1 概 述

廢黃河(中山河)是淮水入海的通道之一，在江蘇省境內又分為互不連通的幾個河段，其中入海河段起于淮安楊莊，流經(jīng)淮安、漣水、阜寧、濱海、響水，響水七套以下改從中山河入海，全長189 km，鹽城境內童營至中山河閘全長99.2 km。河口寬110～150 m，河底高程0.0～1.0 m左右，主槽底寬20～70 m，汛期可泄洪300 m3/s。廢黃河是該地區(qū)除大氣降水以外的主要供水水源，主要功能是排澇泄洪、農(nóng)田灌溉及航運，其水源主要來自上游洪澤湖，不足時由“引江濟黃”大套一站、通榆河大套二站翻水。

廢黃河入?？谟袚醭遍l——中山河閘，是由原濱海閘下遷，該閘于2007年6月建成運行，中山河閘共6孔，每孔凈寬10 m，設計日平均排澇流量600 m3/s。

2 沿線主要水利工程

為了排泄淮河洪水，控制廢黃河入海水量，1936年在淮安市西郊活動壩興建楊莊閘，共5孔，單孔凈寬10 m，設計流量500 m3/s。1976年在楊莊閘北首趙越河上興建活動壩發(fā)電站,共裝ZD-LM-120型水輪機和TSN-6-160型發(fā)電機12臺,總裝機容量1920 kW。至此，廢黃河下段來水量主要受楊莊閘和楊莊活動壩水電站控制。

為提高楊莊閘至漣水縣城段區(qū)間廢黃河水位，改善水環(huán)境，提升水景觀，保障區(qū)域供水安全，在漣水縣縣城東部廢黃河上，漣水縣南門大橋下游約3 km處建古黃河樞紐，2015年2月完工，包括節(jié)制閘、水電站和交通橋。其中，節(jié)制閘工程等級為Ⅲ等，工程規(guī)模為中型水閘，共5孔，每孔凈寬8 m，設計流量230 m3/s；水電站工程等別為Ⅴ等，安裝6臺套低水頭豎井貫流式水輪發(fā)電機組，總裝機容量960 kW，總流量60 m3/s。古黃河樞紐建成后，鹽城市境內廢黃河來水完全受古黃河樞紐控制。

中山河閘是廢黃河楊莊以下段流域出水口門，洪水期承擔泄洪任務，上游楊莊閘下泄的洪澤湖洪水和區(qū)間澇水由該閘排泄入海，低水時關閘為上游灌區(qū)灌溉用水調節(jié)水位。

3 降水量分析

對廢黃河沿線多個站點雨量資料進行統(tǒng)計，廢黃河沿線多年平均降水量為906.8 mm。降水時空分布特點：一是年際變化較大，年最大面平均降水量1 485.6 mm，發(fā)生于1962年；年最小面平均降水量536.3 mm，發(fā)生于1978年，極值比2.77倍。二是年內分配極不均勻，降水主要集中在汛期(5～9月)，多年汛期平均降水量占全年平均降水量的七成。

對沿線站點年平均降水量進行頻率分析，豐水年(P=25%)降水量為1 044 mm，平水年(P=50%)降水量為883 mm，枯水年(P=75%)降水量為744 mm。

統(tǒng)計廢黃河沿線站點2009—2018年降水量資料，2009—2014年總體偏枯，降水量低于常年水平；2015—2018年為平水年，降水量基本與常年接近。

4 調度規(guī)則

省防指下達廢黃河調度規(guī)則為：洪澤湖13.5 m以上水位，灌溉總渠、廢黃河服從排洪，合計行洪流量1 000 m3/s，廢黃河至少要分攤200～250 m3/s。但廢黃河除承擔淮河泄洪任務外，還須承擔總渠渠北澇水(茭陵一、二站，周門站，單港站，北沙站，大套一站，康莊二、三站，軍寨渠以上三站，共計271 m3/s)和廢黃河堆坡地323.1 km2小流域不同頻率降水情況下的匯水250～300 m3/s。三水疊加可達800 m3/s左右，是廢黃河實際行洪能力的3倍多，洪澇矛盾非常突出[1]。

原濱海閘建于1960年，位于廢黃河入?？?。因閘下港道淤積嚴重，2007年6月下遷7.5 km，新建中山河閘，原濱海閘拆除。該閘由人工調節(jié)控制，豐水期為上游洪澤湖和區(qū)間澇水泄洪，干旱期關閘保水為廢黃河灌區(qū)提供水源，廢黃河水位受中山河閘開關閘影響很大。

在政府強制推動的粗放發(fā)展模式之下，信用合作社與合作金庫內部資金積累薄弱，信用合作社被時人稱為“合借社”，合作金庫股金也主要為國家行局所認購的提倡股，據(jù)合作事業(yè)管理局收集之全國410所合作金庫股本情況看，除云南省外，全國合作金庫股金構成中，合作社股占比僅11.8%，提倡股占比88.3%。個別省份提倡股比例可達95%以上。[15]合作金庫與信用合作社幾乎成為國家行局合作貸款的轉貸機構。

根據(jù)廢黃河現(xiàn)狀實際行洪能力，鹽城市防指擬定的廢黃河應急響應標準共分為4級[2]，分別為：

Ⅰ級應急響應：廢黃河行洪流量超過250 m3/s，廢黃河地涵上水位高于5.90 m，中山河閘上水位高于4.21 m；

Ⅱ級應急響應：廢黃河行洪流量200～250 m3/s，廢黃河地涵上水位5.50～5.90 m，中山河閘上水位3.80～4.21 m；

Ⅲ級應急響應：廢黃河行洪流量150～200 m3/s，廢黃河地涵上水位5.00～5.50 m，中山河閘上水位3.50～3.80 m；

Ⅳ級應急響應：廢黃河行洪流量150 m3/s以下，廢黃河地涵上水位5.00 m以下，中山河閘上水位3.50 m以下。

5 水位分析

5.1 日最高水位分析

為了分析廢黃河沿線水利工程建成前后對廢黃河水位的影響，按照楊莊樞紐建成前(1960—1977年)、楊莊樞紐建成后，古黃河樞紐建成前(1978—2014年)、古黃河樞紐建成后(2015—2018年)幾個系列，對中山河閘閘上游日最高水位進行統(tǒng)計。

根據(jù)鹽城市防汛部門擬定的廢黃河應急響應標準，中山河閘閘上水位以3.80 m和3.50 m作為主要控制指標，對該站自設站以來日最高水位進行統(tǒng)計，見表1。

楊莊活動壩水電站建成前，廢黃河水位總體較高，年均日最高水位超過3.80 m的天數(shù)占29.7%，超過3.50 m的天數(shù)約占39.3%，實測閘上最高水位5.42m(1960年6月26日)。20世紀70年代末，活動壩水電站建成后，因發(fā)電需要，廢黃河下泄水量減少，廢黃河水位達到或超過應急響應指標水位的幅度和持續(xù)天數(shù)均大幅度下降，年均日最高水位超過3.80 m的天數(shù)只占全年的8%，超過3.50 m的天數(shù)也只有24.1%，實測閘上最高水位4.77 m(1993年11月28日)。2015年古黃河樞紐建成，廢黃河下泄水量受到二次調控，年均日最高水位超過3.80 m的天數(shù)占全年比例降至1.03%，超過3.50 m的天數(shù)所占比例降至14.0%，實測閘上最高水位4.06 m(2016年11月3日)。

表1 中山河閘日最高水位統(tǒng)計成果表

近年來，鹽城市廢黃河兩岸響水縣、濱?？h經(jīng)濟發(fā)展迅速，廢黃河由于水質良好，是主要的用水水源，農(nóng)業(yè)、生活、工業(yè)用水量較之前相比有了較大增長。為了比較相近工況下廢黃河水位變化，對2009—2018年廢黃河中山河閘閘上水位進行了統(tǒng)計分析，見表2。

表2 中山河閘日最高水位統(tǒng)計成果表 單位：%

由降水量年型分析可知， 2009—2014年總體偏枯，降水量低于常年水平，2015—2018年為平水年，降水量基本與常年接近。古黃河樞紐建成前后中山河閘日最高水位超過3.80 m的天數(shù)比例接近；但古黃河樞紐建成后，中山河閘日最高水位超過3.50 m和超過3.00 m的天數(shù)比例明顯低于建成前，平水年型水位反而低于略枯年型水位。

5.2 保證率水位計算

由于古黃河樞紐運行后，鹽城境內廢黃河水情發(fā)生了較大變化，但因運行后年限只有4年多，不滿足重現(xiàn)期計算20年資料系列的要求。故僅對中山河閘2015—2018年逐日最高水位進行保證率分析。結果表明：近幾年中山河閘3.80 m水位級約為100 d出現(xiàn)1次，3.55 m水位級約為10 d出現(xiàn)1次，3.39 m水位級約為5 d出現(xiàn)1次，3.04 m水位級約為2 d出現(xiàn)1次(詳見表3)。

表3 中山河閘2015～2018年日最高水位保證率計算結果

5.3 警戒水位調整分析

與建閘初期相比，近年來廢黃河水位大幅下降，濱海閘上最高水位5.42 m(1960年6月26日)，最大行洪流量634 m3/s(1960年7月6日)，均發(fā)生在建閘后第1年。年最高水位排名前10的年份有7年出現(xiàn)在1960—1977年份區(qū)間，3年出現(xiàn)在1978—2015年份區(qū)間，沒有出現(xiàn)在2016—2018年份區(qū)間。水位達到或超過3.80 m幅度和持續(xù)天數(shù)均大幅度下降，1960—1977年系列資料平均超警天數(shù)108 d，1978—2015年系列資料平均超警天數(shù)29 d，2016—2018年系列資料平均超警天數(shù)4 d，該站超警戒水位天數(shù)明顯偏少，現(xiàn)行警戒水位已不能真實反映廢黃河防洪現(xiàn)狀。

近年來隨著廢黃河地區(qū)經(jīng)濟和社會發(fā)展，對當?shù)厮Y源開發(fā)利用水平逐漸提高，2015年漣水古黃河樞紐建成運行，抬高了節(jié)制閘上游水位，節(jié)制閘下游水位相應降低，廢黃河枯水期進入鹽城市境內水量相應減少。同時節(jié)制閘下游水流緩慢，易造成河道斷面淤積，來水量進一步減少，河道水位逐年降低，廢黃河行洪能力日漸減弱。對古黃河樞紐建成后中山河閘2015—2018年日最高水位頻率進行分析，20%重現(xiàn)期水位為3.39 m，50%重現(xiàn)期水位為3.04 m。根據(jù)上述分析確定中山河閘警戒水位下調為3.39 m，該警戒水位比現(xiàn)行警戒水位下調0.41 m，保證率為20%，近4年年均超過該水位級的天數(shù)為74 d。Ⅲ、Ⅳ級應急響應中山河閘上水位分別為3.39 m、3.04 m，分別比現(xiàn)行應急響應水位下調0.41 m、0.46 m。

6 警戒水位調整建議

警戒水位是防汛部門規(guī)定的江河堤防需要處于防守戒備狀態(tài)的水位，部分地區(qū)水情、工情以及防洪能力等均已發(fā)生了較大的變化，原警戒水位已逐漸不能適應當前防汛工作需要，警戒水位的復核修訂符合防汛工作的需要，也具備修訂的條件[3]。許多河流控制斷面的警戒水位使用已有數(shù)十年，準確合理地確定河流特征水位非常重要，特征水位定得過低，則預警頻繁，防汛隊伍疲于奔命，造成巨大浪費卻無險可守；特征水位定得過高則容易使防汛搶險措手不及，造成防汛形勢被動[4]。

本文總結其特征和變化趨勢，結合水系現(xiàn)狀、河道堤防及水情調度方案等資料，確定警戒水位對應重現(xiàn)期為 2～5年一遇，基本符合《警戒潮位核定辦法》規(guī)定。警戒水位下調后能真實地反映廢黃河工情變化后實際防洪能力和防汛形勢。由于古黃河樞紐建成時間較短，且建成后未出現(xiàn)豐、枯年型，均為平水年，本次分析結論不能代表豐、枯年型水位情況。隨著自然條件的改變和社會經(jīng)濟的發(fā)展，隨著水情工情的變化，水位值也會發(fā)生變化，相關研究還有待于今后進一步完善。