新沂河?？诳刂乒こ獭?019·8”行洪期三閘分流比探析

肖懷前，林其軍

(江蘇省淮沭新河管理處，江蘇 淮安 223005)

1 概 述

新沂河自嶂山閘開始，途徑徐州、宿遷、連云港3市的新沂、宿豫、沭陽(yáng)、灌南、灌云縣至燕尾港鎮(zhèn)南與灌河一同入海，全長(zhǎng)146 km[1]。1993年10月，國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)沂沭泗東調(diào)南下復(fù)工，同意按防御20年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)工程規(guī)模實(shí)施，并要求新沂河按 7 000 m3/s標(biāo)準(zhǔn)行洪。新沂河?？诳刂乒こ淌且抒疸魱|調(diào)南下工程中的重要工程項(xiàng)目，1997年一期工程采取挖泓建閘，形成3灘2泓，泓灘聯(lián)合行洪。根據(jù)建成后的運(yùn)行情況，存在著橡膠壩下灘地溯源沖刷，水流匯流不規(guī)則，致使橡膠壩下防沖設(shè)施毀損嚴(yán)重的問題，危及樞紐安全，2006年進(jìn)行擴(kuò)建，調(diào)整為全部由泓道泄洪。擴(kuò)建后新沂河海口控制工程由3座深泓閘組成，由于重新設(shè)計(jì)上游泓道連接方式，筑壩封堵南、北淺灘橡膠壩，南、北深泓閘泓道發(fā)生改變，分流比重新調(diào)整，樞紐設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)從20年一遇提高為50年一遇，經(jīng)計(jì)算和模型試驗(yàn)驗(yàn)證，設(shè)計(jì)流量提高至7 800 m3/s，此時(shí)3座深泓閘設(shè)計(jì)流量組成為：南深泓閘2 425 m3/s，中深泓閘3 348 m3/s，北深泓閘2 027 m3/s。

2019年8月10日至11日，受第9號(hào)臺(tái)風(fēng)“利奇馬”和冷空氣的共同影響，沂沭泗流域大部分地區(qū)普降大暴雨，局地特大暴雨，其中沂河臨沂以上區(qū)間降雨量為1974年以來(lái)最大降雨量。本次強(qiáng)降雨導(dǎo)致沂沭泗地區(qū)發(fā)生了較大洪水，新沂河于8月9日開始行洪。8月10日16時(shí)，洪水抵達(dá)新沂河海口控制工程下泄入海，8月13日15時(shí)實(shí)測(cè)泄洪最大流量5 480 m3/s，后進(jìn)入相對(duì)平穩(wěn)階段，過閘行洪流量維持在4 500 m3/s左右，至8月19日新沂河?？诳刂乒こ虖男购檫\(yùn)行轉(zhuǎn)入常規(guī)運(yùn)行。

行洪過程中的監(jiān)測(cè)資料表明：本次新沂河海口控制工程南、中、北3座深泓閘實(shí)際行洪流量的分流比與原設(shè)計(jì)分流比存在較大偏差。因南、北深泓閘2018年4月被安全鑒定為三類閘，“2019·8”沂沭泗洪水時(shí)采取多項(xiàng)保障措施，10 d安全泄洪18億m3。近期正在開展2座閘的除險(xiǎn)加固可行性研究，為更好地總結(jié)新沂河?？诳刂乒こ獭?019·8”行洪應(yīng)對(duì)經(jīng)驗(yàn)，并更好地做好除險(xiǎn)加固方案，有必要對(duì)此次較大流量行洪的分流比進(jìn)行解析。

2 行洪情況

2.1 歷次行洪情況

本次統(tǒng)計(jì)新沂河海口控制工程行洪情況為2006—2018年，其中2014—2016年連續(xù)3年未行洪。每年行洪次數(shù)多在2次以上，每次行洪天數(shù)相對(duì)較短，但2007年、2008年相對(duì)較長(zhǎng)。行洪流量多數(shù)不超過5 000 m3/s。新沂河海口控制工程建閘后，嶂山閘(新沂河控制口門)最大實(shí)測(cè)泄洪流量4 930 m3/s(調(diào)度數(shù)據(jù)是5 000 m3/s)，發(fā)生在2008年7月25日，同期沭陽(yáng)站最大流量4 760 m3/s，發(fā)生日期2008年7月26日。

新沂河?？诳刂乒こ探ǔ珊笮乱屎託v次行洪統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)見表1。

表1 新沂河?？诳刂乒こ探ǔ珊笮乱屎託v次行洪統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

2.2 本次行洪情況

2.2.1 嶂山閘流量(新沂河口門)

嶂山閘為駱馬湖洪水入新沂河控制建筑物，本次泄洪于8月9日12時(shí)開閘，泄洪流量經(jīng)過了“低→高→低→高→低”的過程，8月17日17時(shí)全部關(guān)閉，歷時(shí)9天，實(shí)測(cè)最大行洪流量5 020 m3/s，泄水量16.21億m3。

2.2.2 沭陽(yáng)站流量(干流控制站)

沭陽(yáng)站為新沂河上游干流控制站，除新沂河干流嶂山閘下泄洪水，另有老沭河、岔流新開河等主要支流來(lái)水匯入，疊加通過沭陽(yáng)斷面繼續(xù)下泄。本次行洪沭陽(yáng)站實(shí)測(cè)最大流量5 900 m3/s，為“1974·8”大洪水以來(lái)的最大行洪流量，最高水位達(dá)11.31 m，超警戒水位9.0 m和歷史最高水位10.76 m。

2.2.3 新沂河?？诳刂乒こ塘髁?/p>

新沂河?？诳刂乒こ淌切乱屎雍樗滦谷牒５哪┒丝刂瓶陂T，大流量時(shí)可閘門提出水面敞泄洪水，小流量時(shí)需根據(jù)漲落潮規(guī)律相機(jī)排水，本次行洪實(shí)測(cè)最大流量5 480 m3/s，行洪過程中，南深泓閘和北深泓閘實(shí)測(cè)分流比均超出設(shè)計(jì)分流比，中深泓閘實(shí)測(cè)分流比小于設(shè)計(jì)分流比。

2019年8月新沂河?？诳刂乒こ绦泻榱髁拷y(tǒng)計(jì)見表2。

表2 2019年8月新沂河?？诳刂乒こ绦泻榱髁拷y(tǒng)計(jì)

(續(xù)表2)

2.2.4 行洪期間沿線站點(diǎn)特征值分析

根據(jù)水位漲落變化和流量數(shù)據(jù)，可以直觀地了解洪水過境情況，因此有必要關(guān)注新沂河沿線主要站點(diǎn)水情變化。本次行洪過程中，新沂河沭陽(yáng)段的沭陽(yáng)閘下游、沭新閘上游、沭陽(yáng)站等站點(diǎn)水位均超過了歷史最高水位。

本次行洪期間沿線站點(diǎn)特征值統(tǒng)計(jì)見表3。

表3 本次行洪期間沿線站點(diǎn)特征值統(tǒng)計(jì)

(續(xù)表3)

3 分流比分析

3.1 設(shè)計(jì)分流比

2005年在新沂河?？诳刂乒こ潭诠こ淘O(shè)計(jì)過程中，委托南京水利科學(xué)研究院通過水工物理模型試驗(yàn)，對(duì)樞紐區(qū)域水流和流量進(jìn)行分析。水工模型試驗(yàn)邊界尺寸條件如下：南、中、北深泓閘上下游引河河底高程均為-2.0 m，上游引河底寬分別為150 m、180 m、100 m，下游引河底寬分別為140 m、180 m、120 m，上下游引河邊坡均為1∶4，引河兩側(cè)灘地高程約2.50 m。水工模型試驗(yàn)成果表明：在新沂河?？诳刂乒こ淘O(shè)計(jì)行洪7 800 m3/s工況下，下游引河口設(shè)計(jì)水位4.0 m時(shí)，南深泓閘設(shè)計(jì)行洪流量2 425 m3/s(占31%)、中深泓閘設(shè)計(jì)行洪流量3 348 m3/s(占43%)、北深泓閘設(shè)計(jì)行洪流量2 027 m3/s(占26%)。

3.2 實(shí)測(cè)分流比

在2019年8月9日至17日新沂河?？诳刂乒こ绦泻槠陂g，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際監(jiān)測(cè)資料，南、中、北深泓閘的實(shí)際行洪分流比偏離設(shè)計(jì)分流比，呈現(xiàn)南、北深泓閘實(shí)際流量占比偏大，中深泓閘實(shí)際流量占比偏小。本次行洪過程中，分流比最大偏差發(fā)生在8月14日上午5:40，相應(yīng)樞紐行洪流量4 160 m3/s，南、中、北深泓閘行洪流量分別為1 547 m3/s(占37.2%)、1 319 m3/s(占31.7%)、1 294 m3/s(占31.1%)；在最大行洪流量5 480 m3/s時(shí)(8月13日下午15:00)，南、中、北深泓閘行洪流量分別為1 847 m3/s(占33.7%)、1 962 m3/s(占35.8%)、1 671 m3/s(占30.5%)。根據(jù)本次行洪流量監(jiān)測(cè)資料，經(jīng)分析，南、中、北深泓閘實(shí)際行洪分流比偏離設(shè)計(jì)分流比最大程度分別為20.0%(偏大)、26.3%(偏小)、22.7%(偏大)[2-4]。

3.3 情況分析

根據(jù)2019年5月新沂河?？诳刂乒こ虆^(qū)域地形實(shí)測(cè)資料，結(jié)合本次行洪上游分流岔口區(qū)域水流流態(tài)觀測(cè)情況，經(jīng)初步分析，認(rèn)為造成樞紐實(shí)際行洪分流比偏離設(shè)計(jì)分流比情況的主要因素如下。

(1)3座深泓閘上游引河現(xiàn)狀斷面與設(shè)計(jì)斷面偏差較大，本次行洪前測(cè)量資料表明，現(xiàn)狀南、中、北深泓閘上游引河河底高程分別為-4.5 m、-2.8 m、-5.0 m左右，南、北深泓閘上游引河河底高程低于中深泓閘上游引河2 m左右，導(dǎo)致新沂河洪水大量流向南北深泓閘引河。

(2)上游分流岔口的地形為中間高、兩側(cè)低，中間灘面水流明顯向兩側(cè)泓道匯集，導(dǎo)致南、北深泓閘分流比的進(jìn)一步加大。

(3)中深泓閘下游港道淤積較為嚴(yán)重，與灌河交接處蘆蕩侵占河道呈內(nèi)喇叭形河口，導(dǎo)致中深泓閘下水位明顯高于南、北深泓閘的閘下水位，中深泓閘過閘水位落差小于南、北深泓閘，下游港道洪水沖淤能力銳減，引起中深泓閘實(shí)際過流量偏小。

4 結(jié) 語(yǔ)

(1)新沂河?？?座深泓閘實(shí)測(cè)分流比與設(shè)計(jì)分流比產(chǎn)生較大偏移，中深泓閘過流能力明顯不足，達(dá)不到設(shè)計(jì)運(yùn)行條件，南、北深泓閘分流比遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)分流比，不利于海口控制工程整體行洪安全。建議對(duì)三閘分流比開展模型試驗(yàn)和研究分析，對(duì)上游泓道解決方案進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)。

(2)新沂河?？谀?、北深泓閘均被鑒定為三類工程，在行洪時(shí)存在安全隱患，尤其是大流量行洪時(shí)存在很大的安全隱患。建議加快南、北深泓閘除險(xiǎn)加固進(jìn)度，同時(shí)設(shè)計(jì)單位要根據(jù)本次行洪情況，對(duì)南北深泓閘水下消能和防沖等進(jìn)行復(fù)核研究，增建水文觀測(cè)設(shè)施，進(jìn)一步優(yōu)化加固方案。

(3)為確保新沂河?？谀稀⒈鄙钽l行洪期安全，應(yīng)進(jìn)一步優(yōu)化調(diào)度運(yùn)行原則。在行洪初期，適當(dāng)控制南深泓閘行洪流量，依次加大北深泓閘、中深泓閘行洪流量，盡量減小下游河道淤積量，提高下游河道行洪能力；在行洪過程中，對(duì)南、中、北深泓閘上游泓道的行洪流量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)反饋運(yùn)行調(diào)度操作人員；當(dāng)閘下消力池末端水位低于0 m時(shí)，應(yīng)適當(dāng)減小過閘行洪流量，確保工程安全。