善后新閘控制運(yùn)行水位優(yōu)化調(diào)整分析

(1.連云港市水利規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，江蘇 連云港 222000；2.連云港市市區(qū)水工程管理處，江蘇 連云港 222000；3.連云港徐圩新區(qū)水務(wù)局，江蘇 連云港 222000)

1 工程概況

古泊善后河發(fā)源于沭陽(yáng)縣境內(nèi)的沭陽(yáng)水坡，向東流經(jīng)連云港市灌云縣，至東陬山善后新閘匯入埒子口入海，全長(zhǎng)77.10km，擔(dān)負(fù)沭陽(yáng)、東海、灌云三縣和連云港市海州區(qū)共1135.40km2的排澇任務(wù)。作為連云港市重要的行洪排澇通道，古泊善后河兼有供水、灌溉、航運(yùn)等功能，其沿岸分布著大量農(nóng)田灌區(qū)和多座鄉(xiāng)鎮(zhèn)水廠取水口；另外，古泊善后河還是連云港市徐圩新區(qū)唯一的集中式供水水源地及徐圩新區(qū)送水工程的送水骨干河道。

善后新閘為古泊善后河入?？陂T(mén)，位于徐圩新區(qū)東陬山西麓，始建于1957年10月，于1958年6月竣工，為混凝土胸墻式結(jié)構(gòu)，總寬120m，分10孔，每孔凈寬10m，閘頂高程6.00m，閘基為巖石，閘底高程-3.00m，設(shè)計(jì)流量1050m3/s、校核流量2100m3/s，其主要功能為排澇、擋潮，同時(shí)兼有蓄水灌溉等功能。近年來(lái)，善后新閘水位實(shí)際運(yùn)行區(qū)間為0.49～3.47m，其運(yùn)行調(diào)度一直以行洪排澇為主，閘前控制水位偏低，導(dǎo)致上游河道槽蓄量偏少，已不能滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)水資源的需求。

善后新閘、車軸河閘與燒香河閘，三閘出流共用埒子河作為連云港市防洪排澇入海通道(見(jiàn)圖1)。上述三閘均由江蘇省淮沭新河管理處善后閘管理所進(jìn)行管理，燒香河北閘由連云港市市區(qū)水工程管理處進(jìn)行管理。

圖1 善后新閘及周邊地區(qū)遙感影像圖

2 控制運(yùn)用現(xiàn)狀

2015年《善后新閘水閘安全鑒定報(bào)告書(shū)》鑒定結(jié)果顯示：善后新閘閘頂高程、水閘過(guò)流能力、穩(wěn)定和主要構(gòu)件強(qiáng)度等均滿足要求，善后新閘現(xiàn)狀總體運(yùn)行情況較好，評(píng)定其為“二類閘”。

善后新閘現(xiàn)狀控制運(yùn)用方案制定如下：

排澇期：善后、燒香兩閘上正常水位應(yīng)控制在1.20～1.40m，車軸河閘要低于燒香、善后兩閘0.10～0.20m。非排澇期：車軸河閘上水位可保持1.40～1.60m，善后、燒香兩閘可高于車軸河閘0.10～0.20m；在抗旱期間短時(shí)期善后、燒香兩閘水位可以略高一些，但必須征得管理處同意。開(kāi)閘排澇：應(yīng)先開(kāi)啟車軸河閘，再開(kāi)啟燒香閘，最后開(kāi)善后閘，一般情況不得三閘同時(shí)開(kāi)啟。在一般情況下灌云縣要求預(yù)降水位，可以直接由管理所處理；當(dāng)洪澤湖水源不太充裕時(shí)，灌云縣要求預(yù)降水位，必須征得管理處同意。

另外，燒香河閘控制運(yùn)用水位與善后新閘基本持平，車軸河閘控制運(yùn)用水位較善后新閘低0.10～0.20m。燒香河北閘控制運(yùn)用原則為：汛期控制水位為1.80～1.90m，非汛期控制水位為1.80～2.00m；保水灌溉季節(jié)水位控制在2.00～2.20m；有強(qiáng)降雨預(yù)報(bào)時(shí)，可預(yù)降水位控制在1.60m以下；特殊情況下，按上級(jí)調(diào)度指令執(zhí)行。

3 水閘現(xiàn)狀控制運(yùn)用存在的問(wèn)題

3.1 善后新閘現(xiàn)狀控制運(yùn)用方案已不能滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的需求

善后新閘控制運(yùn)用方案制定于1984年，當(dāng)時(shí)的古泊善后河沿線主要為農(nóng)區(qū)，善后新閘控制運(yùn)用主要為滿足區(qū)域防洪排澇并兼顧沿線農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù)，由于河道沿線開(kāi)發(fā)強(qiáng)度較低、需水量相對(duì)較小，因此，善后新閘控制運(yùn)用水位較低。

為調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)布局，發(fā)展沿海港口經(jīng)濟(jì)，古泊善后河以北的大片農(nóng)場(chǎng)和鹽田經(jīng)行政區(qū)劃調(diào)整，與徐圩鎮(zhèn)和徐圩港區(qū)一起劃入徐圩新區(qū)，該片區(qū)將建設(shè)成為江蘇沿海新型的工業(yè)基地，用水需求大大增加，因此，亟須優(yōu)化調(diào)整善后新閘控制運(yùn)用水位，充分發(fā)揮工程的綜合效益。

3.2 善后新閘現(xiàn)狀控制運(yùn)用方案不能充分發(fā)揮對(duì)水位的調(diào)控調(diào)度能力

善后新閘所在的埒子口原承泄古泊善后河流域、善北燒香河流域以及善南灌云地區(qū)共計(jì)2609.40km2面積的排水任務(wù)，排澇負(fù)擔(dān)較重。由于埒子口淤積、排水不暢，自20世紀(jì)70年代以來(lái)相繼實(shí)施了多項(xiàng)工程，將善北燒香河流域、善南灌云地區(qū)的大部分澇水調(diào)尾改由埒子口以北燒香河、埒子口以南五灌河排水入海，除車軸河部分區(qū)域(面積133km2)外，埒子口基本讓給古泊善后河排水，埒子口承泄面積由原2609.40km2減小為1268.40km2，排澇壓力已大為減輕。另外，善后新閘經(jīng)過(guò)2000年除險(xiǎn)加固后現(xiàn)狀運(yùn)行狀況良好，古泊善后河即將按規(guī)劃航道等級(jí)進(jìn)行整治，水閘和河道對(duì)水位的調(diào)控調(diào)度能力將進(jìn)一步增強(qiáng)，善后新閘現(xiàn)狀控制運(yùn)用方案已不能充分發(fā)揮其調(diào)控作用。

4 控制運(yùn)用水位方案研究

古泊善后河具有防洪、排澇、供水、送水、灌溉、航運(yùn)等綜合功能，善后新閘運(yùn)行控制水位方案須統(tǒng)籌兼顧各方利益，盡量做到上下游協(xié)調(diào)，減少矛盾，以充分發(fā)揮工程的綜合效益。

本文在分析古泊善后河、善后新閘功能需求及限制性因素的基礎(chǔ)上，分時(shí)段合理確定了善后新閘的控制運(yùn)用水位。考慮到5月1日—6月30日一般雨量較少且為本地區(qū)農(nóng)灌大用水時(shí)期，宜結(jié)合雨洪資源利用蓄水保水，7月1日—9月30日防洪排澇壓力較大，應(yīng)盡量保障區(qū)域防洪排澇安全，因此本次研究分為汛期5月1日—6月30日、7月1日—9月30日及非汛期共三個(gè)時(shí)段，根據(jù)各時(shí)段特點(diǎn)分別制定善后新閘水位控制運(yùn)用方案。

4.1 需求及限制性因素分析

善后新閘控制運(yùn)用水位調(diào)整主要考慮以下幾個(gè)方面的因素

4.1.1 防洪排澇

古泊善后河是沂北地區(qū)防洪排澇的骨干河道，防洪、排澇功能要求善后新閘的運(yùn)行控制水位盡量降低，善后新閘控制運(yùn)用水位調(diào)整應(yīng)以不影響區(qū)域防洪排澇為前提。

4.1.2 供水

古泊善后河為徐圩新區(qū)唯一的集中式供水水源地，供水功能要求善后新閘的運(yùn)行控制水位盡可能抬高，且水位盡可能不低于徐圩水廠取水口預(yù)警水位(1.08m)。為保護(hù)古泊善后河水源地水質(zhì)，避免周邊排澇及農(nóng)田退水等向古泊善后河相繼排水，古泊善后河水位應(yīng)不低于周邊燒香河、車軸河等河道水位；燒香河北閘非汛期控制水位為1.80～2.00m、汛期控制水位為1.80～1.90m，較善后新閘原控制水位高，善后新閘控制運(yùn)用水位應(yīng)不低于燒香河北閘控制運(yùn)用水位。

4.1.3 送水

古泊善后河為徐圩新區(qū)送水工程的送水骨干河道，為確保按設(shè)計(jì)規(guī)模自流引水入燒香支河，送水工況下古泊善后河水位應(yīng)較燒香支河水位高10cm左右。古泊善后河水位常水位工況下需不低于1.78m，低水位工況下需不低于1.64m。

4.1.4 灌溉

古泊善后河沿線為傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)區(qū)，灌溉功能要求善后新閘的運(yùn)行控制水位盡可能抬高，且不能低于灌溉泵站取水口，水位應(yīng)控制不低于0.70m。

4.1.5 航運(yùn)

古泊善后河鹽河以東段規(guī)劃為三級(jí)航道，鹽河以西段規(guī)劃為四級(jí)航道。航運(yùn)功能要求善后新閘的運(yùn)行控制水位不高于最高通航水位(3.76m)，且不低于最低通航水位(1.43m)。

4.2 主汛期期間控制運(yùn)用水位

本次研究初擬7月1日—9月30日主汛期期間善后新閘控制水位1.2m、1.4m、1.6m、1.8m、1.9m、2.0m等6個(gè)方案，計(jì)算現(xiàn)狀工況下不同汛限水位方案的洪澇水位。經(jīng)計(jì)算分析，善后新閘控制水位每抬高0.20m，古泊善后河沿線洪水位隨之抬高0.02～0.03m。

為確保區(qū)域防洪排澇安全及水閘運(yùn)行安全，本次研究考慮7月1日—9月30日期間根據(jù)強(qiáng)降雨預(yù)報(bào)提前預(yù)降水位。結(jié)合善后新閘以往水位預(yù)降經(jīng)驗(yàn)(水位預(yù)降幅度、預(yù)降時(shí)間)及本地區(qū)通常做法，按照提前24h預(yù)降水位，計(jì)算考慮預(yù)降水位后各方案的善后新閘閘上水位，分析得出7月1日—9月30日期間善后新閘控制運(yùn)用水位。

本次研究擬定預(yù)降前控制水位1.60m、1.80m、1.90m、2.00m等4個(gè)方案，經(jīng)計(jì)算分析，預(yù)降前控制水位為1.60m時(shí)，24h預(yù)降后，善后新閘閘上水位為1.37m，滿足善后新閘預(yù)降后閘上控制水位1.20～1.40m的要求；預(yù)降前控制水位為1.80m時(shí)，24h預(yù)降后，善后新閘閘上水位為1.48m，雖高于閘上控制水位1.40m，但相差不大；預(yù)降前控制水位為1.90m、2.00m時(shí)，24h預(yù)降后，善后新閘閘上水位分別為1.54m、1.60m，高于控制水位1.20～1.40m。即使不考慮預(yù)降，在善后新閘閘上控制水位1.60m、1.80m方案情況下，5年一遇及20年一遇河道沿線水位較現(xiàn)狀工況(閘上控制水位1.40m)抬高幅度均控制在0.05m以內(nèi)，對(duì)古泊善后河沿線防洪排澇影響較小。

考慮兼顧區(qū)域防洪排澇安全及河道沿線經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)善后河水位水量的需求等因素，本次研究善后新閘7月1日—9月30日推薦水位控制在1.60～1.80m，當(dāng)有強(qiáng)降雨預(yù)報(bào)時(shí)，須采取提前開(kāi)閘預(yù)降等措施。

4.3 主汛期前控制運(yùn)用水位

5月1日—6月30日主汛期前，防洪排澇壓力相對(duì)較小，考慮河道沿線經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)古泊善后河水位水量的需求，結(jié)合水位預(yù)降分析計(jì)算成果，在不過(guò)分增加防洪排澇壓力的情況下，本次研究中善后新閘5月1日—6月30日期間的推薦水位控制在1.80～1.90m，當(dāng)有強(qiáng)降雨預(yù)報(bào)時(shí)，采取提前開(kāi)閘預(yù)降等措施。

4.4 非汛期控制運(yùn)用水位方案

本次研究在滿足區(qū)域防洪排澇及工程安全的前提下，結(jié)合近年來(lái)古泊善后河沿線需求及善后新閘非汛期實(shí)際運(yùn)行水位情況，合理確定非汛期控制運(yùn)用水位。

初步擬定非汛期控制水位1.80m、2.00m、2.20m等3個(gè)方案，分析水位抬高對(duì)區(qū)域防洪排澇的影響。由防洪排澇復(fù)核成果可知，各方案均能滿足防洪排澇要求?？紤]到古泊善后河沿線用水戶對(duì)水量水質(zhì)的需求及近年來(lái)水閘的實(shí)際運(yùn)行情況，善后新閘非汛期水位應(yīng)控制在不低于燒香河北閘非汛期控制水位，本次研究推薦控制在1.80～2.00m。

4.5 推薦方案

本次研究推薦的善后新閘控制運(yùn)用水位如下：

善后新閘閘上控制水位：汛期5月1日—6月30日為1.80～1.90m，7月1日—9月30日為1.60～1.80m；非汛期為1.80～2.00m；當(dāng)有強(qiáng)降雨預(yù)報(bào)時(shí)，需采取提前開(kāi)閘預(yù)降水位措施。

5 效益分析

本次善后新閘控制運(yùn)用水位調(diào)整后，各時(shí)段善后新閘閘上控制水位較原控制運(yùn)用方案均有所提高，產(chǎn)生的效益主要體現(xiàn)在供水效益及生態(tài)環(huán)境效益等方面。

5.1 供水效益

供水效益主要體現(xiàn)在河道蓄水量增加，棄水量減少，將增加向河道沿線地區(qū)的生活、工業(yè)、農(nóng)業(yè)供水量。經(jīng)估算，控制水位調(diào)整后，善后新閘閘上水位較原控制方案平均抬高約0.40m，古泊善后河河道蓄水容積增加約340萬(wàn)m3；同時(shí)，善后新閘水位抬高后改善了河道沿線徐圩新區(qū)及灌云縣等地區(qū)生活、生產(chǎn)用水的供水條件，有利于充分發(fā)揮其供水效益。

5.2 生態(tài)環(huán)境效益

古泊善后河作為徐圩新區(qū)的水源地，其水位抬高后，將改善徐圩新區(qū)經(jīng)燒香支河從古泊善后河的引水條件，有助于充分利用古泊善后河棄水增大徐圩新區(qū)河網(wǎng)淋鹽洗堿等生態(tài)用水的引水量，改善徐圩新區(qū)生態(tài)環(huán)境。經(jīng)估算，善后新閘年開(kāi)閘放水量約4億～5億m3，其中大部分為洪澇棄水，可通過(guò)既有的送水線路送水入徐圩新區(qū)河網(wǎng)，增加徐圩新區(qū)河網(wǎng)淋鹽洗堿等生態(tài)引水量。

6 風(fēng)險(xiǎn)分析

6.1 工程運(yùn)行安全

善后新閘控制運(yùn)用水位調(diào)整后，雖然較原方案水位有所抬高，但是抬高幅度不大，且調(diào)整后的水位與善后新閘實(shí)際運(yùn)行水位更為接近，均在近年來(lái)善后新閘水位實(shí)際運(yùn)行區(qū)間及閘室穩(wěn)定設(shè)計(jì)水位組合范圍內(nèi)。

考慮到善后新閘經(jīng)過(guò)2000年除險(xiǎn)加固后現(xiàn)狀總體運(yùn)行情況較好，閘基和岸墻兩側(cè)均為巖基，并于2015年被江蘇省水利廳評(píng)定為“二類水閘”，本次善后新閘控制運(yùn)用水位調(diào)整后不會(huì)影響水閘閘室穩(wěn)定及自身安全，對(duì)善后新閘安全運(yùn)行無(wú)不利影響。

6.2 防洪排澇

善后新閘控制運(yùn)用水位調(diào)整后，善后新閘閘上水位(5月1日—6月30日控制在1.80～1.90m，7月1日—9月30日控制在1.60～1.80m)經(jīng)預(yù)降后，善后河沿線防洪排澇水位較現(xiàn)狀防洪排澇水位雖有抬高，但抬高幅度較小，在0.02m以內(nèi)；另外，即使不考慮預(yù)降，河道沿線防洪排澇水位較現(xiàn)狀工況(閘上控制水位1.40m)抬高幅度均控制在0.05m左右，因此，本次善后新閘運(yùn)用水位調(diào)整對(duì)古泊善后河沿線防洪排澇影響不大。

6.3 河道沿線排水及降漬

古泊善后河沿線地勢(shì)西高東低，其流域范圍主要集中在河道上中游，河道下游沿線善北地區(qū)主要向燒香河排水、善南地區(qū)主要向車軸河排水。由于古泊善后河流域范圍內(nèi)地勢(shì)相對(duì)較高(地面高程基本在3.50m以上)，因此，善后新閘水位調(diào)整后(日常水位最高控制在2.00m左右)不會(huì)影響古泊善后河沿線區(qū)域的日常排水。

古泊善后河沿線為平原河網(wǎng)地區(qū)，河道兩岸支流與古泊善后河間基本均有水閘進(jìn)行節(jié)制，因此，善后新閘水位調(diào)整后對(duì)沿線農(nóng)田區(qū)域(排澇大溝)的常水位基本沒(méi)有影響，不會(huì)導(dǎo)致農(nóng)區(qū)水位抬高影響農(nóng)田等降漬；另外，古泊善后河沿線農(nóng)田高程基本在2.80m以上，由于善后新閘水位調(diào)整后河道日常水位最高控制在2.00m左右，基本位于沿線農(nóng)田高程0.80m以下，即使沿線農(nóng)區(qū)水位與善后新閘閘上水位持平也能基本滿足農(nóng)田等降漬要求，因此善后新閘水位調(diào)整后不會(huì)影響沿線農(nóng)田等區(qū)域的降漬。

7 結(jié) 語(yǔ)

本文通過(guò)分析善后新閘控制運(yùn)行水位變化對(duì)其上游古泊善后河供水、防洪排澇及工程自身安全等方面的影響，統(tǒng)籌防洪減災(zāi)與水資源利用，提出了適應(yīng)沿線經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的控制運(yùn)用水位新方案，以充分發(fā)揮既有水利工程的綜合效益。