南水北調(diào)東線徐洪河及駱馬湖段輸水損失測驗分析

錢學智 鄧 科 周 倩 鄭長陵 左光祥

（江蘇省水文水資源勘測局徐州分局 徐州 221006）

1 前言

南水北調(diào)東線工程從江蘇省揚州市江都水利樞紐提水，途經(jīng)江蘇、山東、河北三省，向華北地區(qū)輸水，緩解生產(chǎn)、生活、環(huán)境、航運等用水矛盾。從長江至東平湖設13 個梯級抽水站，總揚程65m。東線工程中徐洪河及駱馬湖段，即泗洪站～運河鎮(zhèn)段是全線重要的輸水區(qū)段，其中駱馬湖是東線工程重要的調(diào)蓄水庫之一。

近幾年來輸水河道沿線范圍內(nèi)涵閘、取水口等日益增多，由此引起的涵閘漏水和取用水量不斷攀升，導致輸水河道輸水損失較大。開展蘇北輸水干線徐洪河段（泗洪站～邳州站）和駱馬湖（邳州站～運河鎮(zhèn)）的輸水損失測驗研究工作，有助于掌握輸水河道實際供用水情況和蒸發(fā)、滲漏等綜合損失情況，充分發(fā)揮輸水干線在江水北調(diào)和南水北調(diào)輸、調(diào)水任務中的工程效益，優(yōu)化水資源調(diào)度和用水計劃管理。

2 河道及工程概況

徐洪河段輸水干線為蘇北輸水干線的運西線，起于洪澤湖，經(jīng)徐洪河將淮水送至駱馬湖。徐洪河是20 世紀80年代開挖的一條人工河，兼有防洪、排澇、航運等多項功能。徐洪河段重要節(jié)點工程有泗洪站、沙集站、睢寧二站和邳州站等3 個梯級翻水工程。

邳州站～運河鎮(zhèn)段為南水北調(diào)東線第六級邳州站到第七級劉山站一部分，該段主要由房亭河下游入運河（駱馬湖）段、駱馬湖、中運河出駱馬湖段組成，其中以駱馬湖為主，其周邊也集中了該段的主要取、用水設施。駱馬湖是徐州市工農(nóng)業(yè)用水的主要水源，設計洪水位25.00m，相應庫容15.0 億m3，正常蓄水位23.00m，相應庫容9.0 億m3。駱馬湖是沂、運水系入海前的調(diào)節(jié)水庫，其調(diào)洪庫容達7.5 億m3。南水北調(diào)工程投運后，駱馬湖又起到調(diào)蓄水量的重要作用。

3 輸水損失測驗

3.1 測驗時機選擇

泗洪站～邳州站之間的河道為邳州市、睢寧縣、泗洪縣、宿城區(qū)農(nóng)業(yè)用水主要供水河道，河道兩岸農(nóng)業(yè)取水泵站較多，每年六七月農(nóng)灌季節(jié)是輸水損失測定的最佳時機，但用水旺季農(nóng)用涵閘都在開啟狀態(tài)，且多數(shù)沒有取水量計量設施，出水量控制難度較大。將測驗時機選擇在汛前農(nóng)用水淡季(關閉所有農(nóng)用涵閘)，可減少流量控制的斷面數(shù)量，從而減小工作量和測驗誤差。江蘇省水文水資源勘測局于2015年5月和2019年12月分別開展了泗洪站～邳州站、邳州站～運河鎮(zhèn)段輸水損失測驗。測驗前期降水、蒸發(fā)與同期相比正常，降水量較少，基本無徑流產(chǎn)生，且這一時期沿運河、房亭河和駱馬湖兩側(cè)灌溉需水量極少，周邊涵閘處于非運行狀態(tài)，其他船閘、涵閘漏水、取水相對平穩(wěn)。

測驗期間科學調(diào)度輸水河道沿線工程，使測驗期間的河、湖水位接近用水旺季的河水位狀況。由于駱馬湖在測驗范圍內(nèi)，控制測驗時段內(nèi)駱馬湖的水位變化，使起訖時刻的水位盡可能相同，以減小槽蓄量的推算誤差。通過對蒸發(fā)量資料分析，可以將測驗期間與用水旺季進行轉(zhuǎn)換，以彌補蒸發(fā)量方面因季節(jié)不同造成的誤差。

3.2 測驗河段簡況

根據(jù)河道水利工程控制情況和測驗斷面的控制情況，徐洪河段分為兩個測驗段。第一測驗段宿徐界～沙集站右岸有平交河道4 條，即徐沙河、新龍河、老龍河、凌北大溝；左岸有平交河道2 條，即沙圩大溝、土樓大溝，沙集站旁建有船閘一座；宿徐界～泗洪站左岸有平交河道1 條，即西沙河，另有15條小河、溝，入徐洪河處均建有引排水閘涵；宿徐界～泗洪站右岸有平交河道1 條，即潼河，另有16條小河、溝，入徐洪河處均建有引排水閘涵；另有與泗洪翻水站平行的泗洪船閘和泗洪節(jié)制閘各一座。第二測驗段右岸有平交河道5 條，即房南河、民便河西、魏工分洪道、睢北河、徐沙河等支流；左岸有平交河道2 條，即雙洋河、沙圩大溝，還有民便河閘、黃河北閘南涵洞等引排水閘涵；徐洪河與房亭河交界處建有劉集地涵和船閘各一座。

駱馬湖段共有35 處進出水口門，包括干線進出斷面、支流斷面、涵閘、工農(nóng)業(yè)取水口、船閘等，其中進水口門12 處，出水口23 處。非汛期監(jiān)測河段來水主要以翻水，老沂河和沂河有少量來水匯入；出水口門中，嶂山閘、皂河閘、楊河灘閘等重要節(jié)點工程均處于關閉狀態(tài)，沿線小型涵閘少量漏水，工農(nóng)業(yè)用水和船閘用水是監(jiān)測河段水量正常消耗的主要途徑。

3.3 測驗斷面及測驗方法

輸水損失通?？刹捎脻B流理論計算或水量平衡公式計算。河床滲漏和水面蒸發(fā)構(gòu)成河道輸水損失的主要部分。蒸發(fā)量與氣溫、濕度、風力等氣象因素有關，滲漏量與河床土質(zhì)、濕周、河水位等有關，這些因素因時間、河長的變化而不同，因此直接測定河道的輸水損失難度較大，多通過河段水量平衡計算來推求。

（1）流量測驗

沿線共設置流量控制斷面21 處，均采用走航式ADCP 等方式進行測量，每兩小時監(jiān)測1 次，連續(xù)監(jiān)測72h。對于沿線漏水涵閘，采用低速流速儀監(jiān)測其關閉時的漏水流量，共設置流量巡測斷面73 處，每天巡測兩次。

（2）水位監(jiān)測

沿線共設置14 個水位監(jiān)測斷面，均采用遙測水位數(shù)據(jù)。

（3）水面寬測量

水面寬測量采用GPS-RTK 模式測量測驗河段水邊線，測算河段水面面積、河段長度和平均水面寬。測量水邊線以能控制水邊線變化轉(zhuǎn)折點為原則。

（4）降水量、蒸發(fā)量監(jiān)測

采用嶂山閘、運河、磘灣、皂河閘、沙集等14站數(shù)據(jù)，蒸發(fā)量采用宿遷閘、運河和泗洪站觀測數(shù)據(jù)，其中降水量采用遙測數(shù)據(jù)，蒸發(fā)量監(jiān)測采用人工觀測。

（5）現(xiàn)場調(diào)查

船閘及取水口調(diào)查站點15 處，其中船閘要求24h 全時段調(diào)查，其他用水量的調(diào)查頻次均為一天一次。

3.4 輸水損失分析

基于水量平衡的輸水損失計算公式如下所示:

式中∶

q損—河段輸水損失量(m3/s)；

Q入—河段入口斷面流量( m3/s) ；

Q出—河段出口斷面流量(m3/s) ；

q漏—河段出水口門涵閘漏水量(m3/s) ；

q船—河段船閘通航用水量(有進有出)(m3/s)；

q取—河段內(nèi)發(fā)生的工業(yè)生活等取用水量( m3/s)；

△W蓄—河段槽蓄量(有正有負)(m3/s)。

根據(jù)輸水測驗取得的各項資料，進行各測驗河段進出水量的分析和平衡計算，推求得到各河段輸水損失量，測驗成果見表1。

表1 徐洪河及駱馬湖段輸水損失測驗成果表（計算時段：72h 單位：m3/s）

從水位、水面寬、河床土質(zhì)及岸坡護砌情況分析河段輸水損失成果的合理性。泗洪站～邳州站段的下段梯級泗洪站～睢寧站的輸水損失量為0.094m3/s·km，上段梯級睢寧站～邳州站的輸水損失量為0.074m3/s·km，下段較上段的損失強度高27%。通過對泗洪站、金鎖鎮(zhèn)、宿徐界、沙集閘（下）測驗期間的水位變化分析，河段平均水位由測驗開始的14.42m 回落2cm 至14.40m，對應泗洪站～睢寧站平均水面寬度99.2m，同期睢寧站～邳州站平均水位維持在20.14m，相應的水面寬度為71.5m，下段水面較上段水面寬27.7m，同等條件下大寬度的水面會產(chǎn)生更大的下滲和蒸發(fā)量，因此明顯的水面寬度差別是造成泗洪站～睢寧站輸水損失強度顯著高出睢寧站～邳州站段的主要原因。

從行政區(qū)劃上，泗洪站～睢寧站梯級測驗段輸水損失量為0.094m3/s·km，其中泗洪站～宿徐界段為0.099m3/s·km，宿徐界～睢寧站段為0.081m3/s·km，即宿遷段較睢寧段的輸水損失強度高0.018 m3/s·km。泗洪站～睢寧站梯級段沿線河道土壤類型多為粉土、粉質(zhì)黏土，河床土質(zhì)差異不大，但睢寧站～邳州站段航道“五改三”后，正常通航水位上下1m 進行了岸坡硬化處理，使得岸坡滲透強度減弱，河床滲漏損失強度降低；同時，宿遷段平均水面寬112m，而睢寧段平均水面寬68.5m，近一倍的水面寬度差造成蒸發(fā)和下滲量更大，也是造成宿遷段輸水損失強度高于睢寧段的主要原因。

4 結(jié)論與建議

通過輸水測驗掌握調(diào)水河道的輸水損失有助于優(yōu)化供水河道沿線的工程調(diào)度和取水管理，特別是用水高峰時期水資源的科學分配和管理效率考核，有助于最大限度發(fā)揮調(diào)水工程的效益。

影響輸水損失的因素主要是水面寬度、河道濕周、土壤土質(zhì)、土壤密實度、土壤含水量，河道水位與地下水水位差值、氣溫、濕度、風速等，不同河段、不同季節(jié)的輸水損失都會有所不同。徐洪河及駱馬湖段輸水損失測驗通過測驗時間、測次安排同步，測驗方法、手段統(tǒng)一，測驗精度技術標準統(tǒng)一等保證了測驗成果的可靠性和準確性。但是測驗河段水位工況與實際大用水期工況有一定差別，為更進一步掌握用水高峰期特定水情、工情和氣象條件下的水量損失特點，建議選擇河道斷面狀況代表性強、水位運行平穩(wěn)、取水口門控制條件好的典型河段開展進一步的測驗研究■