淮河入江水道三河閘控制段行洪能力分析

霍中元， 楚恩國， 王 豹

(江蘇省洪澤湖水利工程管理處， 江蘇 淮安 223100)

1 工程概況

1.1 三河閘工程

三河閘位于江蘇省淮安市洪澤縣與盱眙縣交界處、洪澤湖的東南角，是淮河下游入江水道的控制口門，是中國治理淮河的重要成果，是淮河流域性骨干工程。三河閘工程于1952年10月動工興建，1953年7月建成放水，是我國自行設計自行施工的大型水閘。原設計流量為8 000 m3/s，1968—1970年加固后的三河閘設計行洪能力提高到12 000 m3/s，屬大(1)型水閘。

三河閘在洪澤湖蔣壩水位14.5 m以下時，由江蘇省水旱災害防御調(diào)度指揮中心直接調(diào)度運用，三河閘工程攔蓄淮河上、中游來水，使洪澤湖成為一個巨型平原水庫，極大地減輕了淮河下游的防洪壓力，自建成以來，抗御了1954年、1991年、2003年、2007年等大洪水，充分發(fā)揮了骨干水利工程效益[1]。

1.2 洪澤湖入湖、出湖河道

洪澤湖承泄淮河上中游15.8×104km2的來水，入湖河流主要在湖西側，主要有淮河、懷洪新河、池河、新汴河、新(老)濉河、徐洪河和安東河等，在湖北側和南側主要有古山河、五河、肖河、馬化河、高松河、黃碼河、淮泗河、趙公河、張福河、維橋河、高橋河等，其中淮河入湖水量占總入湖水量的70%以上。

洪澤湖出湖主要河道有淮河入江水道、入海水道、淮沭新河和蘇北灌溉總渠(廢黃河)等，其中淮河入江水道為洪澤湖的主要泄洪通道，約70%的洪水由三河閘下泄后，經(jīng)入江水道流入長江，其余洪水由二河閘下泄后，經(jīng)入海水道流入東海，或經(jīng)淮沭新河向北轉入新沂河流入東海，由高良澗閘下泄，經(jīng)蘇北灌溉總渠流入東海。

1.3 入江水道工程

淮河入江水道是淮河的主要泄洪通道之一，也是國務院確定的進一步治理淮河重點項目。該工程上起洪澤湖三河閘，下至江都附近的三江營，全長157.2 km，設計泄洪能力1 200 m3/s，與入海水道、分淮入沂、蘇北灌溉總渠、廢黃河等工程聯(lián)合運用，為洪澤湖地區(qū)的防洪安全提供保障。保障洪澤湖大堤的防洪標準達到100年一遇，同時也承泄京杭運河西部寶應湖、高郵湖地區(qū)及里下河地區(qū)的澇水，改善區(qū)域排澇狀況，具有較好的社會、經(jīng)濟綜合效益[2]。

1954年淮河發(fā)生特大洪水后，至2018年先后4次大規(guī)模治理入江水道?；春尤虢赖谒拇握喂こ逃?011年12月開工，該工程是國務院確定的172項節(jié)水供水重大水利工程的重要組成部分，是進一步治淮38項中第4個通過竣工驗收的項目，概算總投資33.95億元。江蘇段于2018年12月竣工驗收，工程通過實施堤防加固、涵閘隱患處理和河道疏浚等工程，使入江水道全線恢復12 000 m3/s的設計泄洪能力。

2 三河閘控制段行洪能力分析

2.1 三河閘(中渡)水文站簡介

三河閘(中渡)水文站始建于1912年5月，由原江淮水利測量局設立。該站位于江蘇省洪澤縣境內(nèi)，三河閘下游1 300 m處，東經(jīng)118°45′15″，北緯33°05′21″，是淮河入江水道的總控制站。該站建成后承擔著水位、流量、泥沙等測報任務，實測最大流量10 700 m3/s。河閘(中渡)水文站屬于閘壩站，同時又具有河道站的特性。斷面流量受三河閘啟閉控制，測流斷面處河道為一狹口，上下游300 m以內(nèi)河道較順直，河底為砂礓土，河床穩(wěn)定，自然控制條件良好，自建閘后水位—流量關系是單一線。

2.2 水位流量關系分析

三河閘多年平均徑流量183.7×108m3，按照水文情報預報規(guī)范對2001—2010年的年徑流量進行劃分，2003年、2005年、2007年為豐水年?；春尤虢勒喂こ?011年12月開工，2015年底基本完成初步設計批復的建設內(nèi)容，2017年汛前，工程進入掃尾階段。2011—2017年整治期間資料不使用，2003年、2005年、2007年作為整治之前代表年份，2019年三河閘運行時間短[3]，2018年、2020年作為整治之后代表年份。利用實測水文資料建立三河閘(中渡)水位—三河閘流量關系曲線見圖1。

圖1 三河閘(中渡)水位—三河閘流量關系

由圖1可見，三河閘(中渡)站在入江水道整治后點據(jù)系列稍偏大于整治前，即同水位下整治后實測流量稍大于整治前。2 個系列點據(jù)一致性均較好，擬合的水位流量關系線確定性系數(shù)均大于0.97。根據(jù)水位流量關系線擬合公式趨勢延長推算，在設計流量為12 000 m3/s時，整治前關系線推求水位為14.36 m，比設計水位14.12 m高0.24 m；整治后關系線推求為14.10 m，與設計水位基本一致。在設計水位為14.12 m時，整治前關系線推求流量為11 300 m3/s，比設計流量小700 m3/s；整治后關系線推求為12 100 m3/s，與設計流量基本一致，入江水道三河閘控制段行洪能力基本達到設計要求。成果見表1。

表1 代表年洪水期間三河閘行洪情況

金湖水位—三河閘流量關系曲線見圖2。

圖2 金湖水位—三河閘流量關系

由圖2可見，金湖站在入江水道整治后點據(jù)系列明顯大于整治前，即同水位下，整治后實測流量明顯大于整治前。2 個系列點據(jù)一致性均較好，擬合的水位流量關系線確定性系數(shù)R2均大于0.95。

2.3 水面線分析

三河閘(中渡)站與金湖站測驗斷面距離為27 km，根據(jù)率定的水位流量關系線推算入江水道整治前、后三河閘(中渡)至金湖站水面線變化情況，見表2。

表2 水面線變化情況

由表2可見，在三河閘流量為2 000 m3/s時，入江水道整治前兩站點之間水位差比整治后低0.39 m，整治后水面比降明顯變大。在三河閘流量為5 000 m3/s時，整治前兩站點之間水位差比整治后低0.31 m，整治后水面比降明顯變大。在三河閘流量為8 000 m3/s時，整治前兩站點之間水位差比整治后低0.52 m，整治后水面比降明顯變大。由整治前后水位差、水面比降對比可以得出，入江水道整治后三河閘控制段行洪能力明顯得到提高。

2.4 蔣壩水位與三河閘敞泄流量關系分析

蔣壩水位站為國家重要水情站, 其水位是洪澤湖代表水位[4]。通過2018年、2020年實測資料建立蔣壩水位與三河閘最大行洪流量關系曲線[5]，見圖3。

圖3 蔣壩水位—三河閘流量關系曲線

由圖3可見，水位流量關系線確定性系數(shù)R2等于0.9878，擬合比較好，趨勢線可靠性高。根據(jù)水文資料整編規(guī)范要求，應做符號檢驗、適線檢驗和偏離檢驗，同時計算實測點對關系線的標準差、隨機不確定度和系統(tǒng)誤差，檢驗結果見表3。

對照水文資料整編規(guī)范，定線達到一類精度，通過洪澤湖特征水位，推求三河閘敞泄流量，見表4，為洪澤湖精準調(diào)度提供數(shù)據(jù)支撐。

表3 關系曲線檢驗成果

表4 三河閘最大行洪流量

3 結 語

由于淮河入江水道加固工程的實施，入江水道的行洪能力發(fā)生了變化，通過表征河道行洪能力的水面曲線法和水位流量法分析得出，三河閘控制段行洪能力得到改善，基本達到了設計要求。通過建立水位流量關系曲線，可以依據(jù)蔣壩水位推算出三河閘最大行洪流量，為防汛精準調(diào)度提供數(shù)據(jù)支撐。

入江水道整治后運行時間短，實測資料次數(shù)少，三河閘(中渡)最大實測流量只有7 960 m3/s，設計水位對應的流量是通過關系線推求得到，并沒有得到實踐檢驗。下一步將繼續(xù)加強水文測驗，做好水位流量關系曲線研究，準確掌握入江水道行洪能力。