伊河洛陽市區(qū)段河道治理中多級水面水量平衡計算分析

楊 帆

（1.洛陽水利勘測設計有限責任公司，河南 洛陽 471000；2.鄭州大學水利科學與工程學院，河南 鄭州 450001）

1 工程概況

伊河屬黃河流域伊洛河支流，發(fā)源于洛陽市欒川縣陶灣鄉(xiāng)的悶墩嶺，自西向東流經(jīng)嵩縣、伊川、洛陽、偃師等市、縣，到偃師市顧縣鎮(zhèn)的楊村與洛河匯流后稱為伊洛河，河道干流長度264.8 km，流域面積6029 km2。伊河洛陽市區(qū)段河道治理工程自龍門焦枝鐵路橋至偃師市顧縣鎮(zhèn)楊村伊河河口，總長37.37 km。洛陽市伊河市區(qū)段河道治理一期工程位于焦柳鐵路橋與伊濱區(qū)佃莊鎮(zhèn)之間伊河上，共規(guī)劃布置六級橡膠壩形成六級水面。一級壩位于焦柳鐵路橋下游2.0 km 處；二級壩位于希望大橋下游800 m 處；三級壩于高鐵大道以下1050 m；四級壩位于洛偃快速通道以下860 m；五級壩位于開拓大橋下游150 m 處。伊河洛陽市區(qū)段第六級水面工程回水長度為7.35 km，形成水面面積270 hm2(合4050 畝)，蓄水量607 萬m3。工程主要有攔河壩段和控制室段組成。攔河壩總長1400 m，其中橡膠壩段長660 m，兩岸灘地寬頂堰段長度為740 m，控制室段長度為18 m。上游防滲鋪蓋長100 m，主槽段下游消力池長21 m，深1.5 m，海漫長度25 m，邊跨段下游消力池長15 m，深1.0 m，海漫長度20 m，左右岸控制室總面積216 m2，管理房總面積452 m2。詳細參數(shù)見表1。

表1 伊河規(guī)劃6 級水面工程參數(shù)表

2 水量平衡分析

為了解該水面工程建成后蓄水情況，故進行水量平衡分析計算[1～3]。由于規(guī)劃六級水面為梯級開發(fā)，水面首尾相接，蓄水相互關聯(lián)，所以對六級水面及已建龍門水面合并后進行綜合水量平衡分析計算。

2.1 蓄水量

伊河市區(qū)段龍門水面工程，形成水面面積52.5 hm2，蓄水量為84.1 萬m3。一期治理段已建五級水面工程，可形成水面面積合計為592.6 hm2，蓄水量合計1331.9 萬m3。第六級水面工程建成后可形成水面面積合計為862.6 hm2，蓄水量總計1938.9 萬m3。

2.2 上游來水量

蓄水區(qū)來水由伊河天然徑流補給。其上游嵩縣境內(nèi)有大型水庫- 陸渾水庫。該水庫1959 年開工，1965 年竣工蓄水。水庫建成后，經(jīng)過多年運行，對其下游洪水調(diào)節(jié)等綜合效益發(fā)揮著積極作用。在陸渾水庫和本治理工程間龍門區(qū)段內(nèi)，國家建有龍門水文站。龍門水文站自1956 年至2008 年共有53 年實測年徑流資料，見圖1。

圖1 龍門水文站實測年徑流曲線

本次頻率分析計算考慮到陸渾水庫的作用，選用1966 年～2008 年共43 年實測年徑流資料，并將伊東渠引水還原后，從整體上計算本次治理工程上游來水。頻率分析采用P-Ⅲ曲線進行適線，經(jīng)過統(tǒng)計分析樣本均值Ex=5.89，經(jīng)過調(diào)試選取參數(shù)CV=0.98，CS=2.45 的線形，見圖2。

圖2 龍門水文站43 年徑流量P-Ⅲ曲線

最終龍門站各頻率年徑流成果見表2。

表2 龍門站各頻率年徑流量表

選P=10%、50%、90%三種典型年，分別為1983 年、2004 年、1981 年。按實測年內(nèi)月分配比例將各頻率年平均流量分配到各月，見表3。

2.3 損失水量

2.3.1 龍門水面工程庫區(qū)滲漏

龍門水面工程已運行多年，根據(jù)水面工程管理單位提供統(tǒng)計數(shù)據(jù)，龍門水面工程滲漏見表4。

2.3.2 伊河市區(qū)段河道一期治理各級水面工程庫區(qū)滲漏（共六級）

根據(jù)地質勘察報告，一級水面工程采用防滲措施后庫區(qū)滲漏總量為1.66 萬m3/d，二級水面工程采用防滲措施后庫區(qū)滲漏總量為2.47 萬m3/d，三級水面工程采用防滲措施后庫區(qū)滲漏總量為2.77 萬m3/d，四級水面工程采用防滲措施后庫區(qū)滲漏總量為2.65 萬m3/d，五級水面工程采用防滲措施后庫區(qū)滲漏總量為2.53 萬m3/d，六級壩工程采用防滲措施后庫區(qū)滲漏總量為4.26 萬m3/d。各級水面工程的月滲漏損失量見表5。

表3 伊河龍門站典型年各月平均流量表

表4 龍門水面工程各月滲漏損失水量表

表5 第一～六級水面工程各月滲漏損失水量表

2.3.3 伊東渠灌溉用水

依據(jù)伊東渠灌溉面積，其灌溉用水見表6。

2.3.4 水面蒸發(fā)

洛陽多年平均水面蒸發(fā)量為1500 mm，陸面蒸發(fā)量約500 mm，年蒸發(fā)損失為1000 mm，水面工程建成后可形成水面面積總計為862.6 hm2，水面蒸發(fā)損失量為862.6 萬m3/年（蒸發(fā)損失為設計壩高情況）。其各月水面蒸發(fā)損失量見表7。

2.4 水量平衡計算

水面工程蓄水平衡計算是按龍門水文站保證率為：P=10%、50%、90%三種典型年月來水量減去損失水量，包括庫區(qū)滲漏、水面蒸發(fā)、灌溉用水剩余水量作為水面工程的來水，水面工程蓄滿后溢流。其中主汛期8、9 兩個月不蓄水。水量平衡計算結果見表8、表9、表10。

表6 伊東渠各月灌溉用水量表

表7 各月水面蒸發(fā)損失水量表

表8 伊河市區(qū)段水面工程建成后水量平衡計算表（10%（豐水年））

表9 伊河市區(qū)段水面工程建成后水量平衡計算表（50%（平水年））

表10 伊河市區(qū)段水面工程建成后水量平衡計算表（90%（枯水年））

2.5 水量平衡分析

通過蓄水平衡計算可知，在三個典型年36 個月中，因設置自動塌壩裝置可考慮汛期蓄水，共有36 個月；在扣除損失水量后，有11 個月不能滿足蓄水要求，其滿蓄概率為69.44%。

3 結論

通過多級水面的水量平衡分析，可為工程的布置、結構、防滲等方面的設計提供依據(jù)，也為多級水面的聯(lián)合調(diào)度運行管理提供科學的參考。洛陽市伊河市區(qū)段六級水面工程作為伊河水生態(tài)文明示范區(qū)水系工程的重要組成部分，不僅對將水生態(tài)示范區(qū)乃至洛陽市打造成為山水園林相間、生態(tài)環(huán)境優(yōu)美、功能設施齊全、現(xiàn)代氣息濃郁的中西部最佳人居環(huán)境城市具有重要意義，而且可增大市區(qū)河水下滲，填平伊河兩岸水源地下降漏斗，加大水源地抽水量，緩解市區(qū)用水矛盾，社會效益、環(huán)境效益顯著。