引江濟(jì)淮引江濟(jì)巢段交叉河道水文分析

管佳佳

摘 要：引江濟(jì)淮工程輸水線路大部分為利用現(xiàn)有河道，沿線有大量支流（溝）直接入渠，入渠河道的處理處置對輸水渠道安全具有較大影響。該文選用引江濟(jì)巢段菜子湖輸水線路為例，通過流域來水、防洪標(biāo)準(zhǔn)、水文等分析，研究入渠支流（溝）的設(shè)計(jì)洪水，復(fù)核成果可靠性，為工程設(shè)計(jì)、措施采用、規(guī)?？刂铺峁├碚撘罁?jù)。

關(guān)鍵詞：引江濟(jì)淮;水文分析;入渠河道;交叉處理

中圖分類號 TV212.4? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A文章編號 1007-7731（2021）20-0139-02

1 工程概況

引江濟(jì)淮工程由長江下游上段引水，向淮河中游地區(qū)補(bǔ)水，是一項(xiàng)以城鄉(xiāng)供水和發(fā)展江淮航運(yùn)為主，結(jié)合灌溉補(bǔ)水和改善巢湖及淮河水生態(tài)環(huán)境等綜合利用的大型跨流域調(diào)水工程，2014年被列入國務(wù)院要求加快推進(jìn)的172項(xiàng)重大水利工程。工程溝通長江、淮河兩大水系，穿越長江經(jīng)濟(jì)帶、合肥經(jīng)濟(jì)圈、中原經(jīng)濟(jì)區(qū)三大發(fā)展戰(zhàn)略區(qū)，潤澤皖豫、輻射中原、造?；春印⒒菁伴L江，具有保障供水、發(fā)展航運(yùn)、改善環(huán)境、修復(fù)生態(tài)等巨大綜合效益，對支撐安徽、河南2省發(fā)展和促進(jìn)長江經(jīng)濟(jì)帶建設(shè)具有重大意義，既是我國當(dāng)今標(biāo)志性的重大調(diào)水工程，也是當(dāng)代最具綜合性的戰(zhàn)略水資源配置工程。工程供水范圍涉及皖豫2省1555縣（市、區(qū)），總面積7.06萬km2，輸水干線長723km。工程由引江濟(jì)巢、江淮溝通、江水北送3段組成，其中引江濟(jì)巢段既是引江濟(jì)淮水源工程，也是巢湖第二通江航道，并可相繼補(bǔ)給巢湖江水改善湖區(qū)水質(zhì)。工程自引江口到派河口，由疏浚西兆河和新辟菜子湖雙線引江線路以及為保障濟(jì)淮水質(zhì)的巢湖南岸引水明渠等3段組成，線路全長208.5km，其中西兆河引江線路74.5km為利用現(xiàn)有河道，菜子湖引江線路為結(jié)合Ⅲ級航道新辟疏浚開挖113.2km[1]。菜子湖輸水線路從樅陽引江樞紐引水，經(jīng)菜子湖，由南向北穿過菜巢分水嶺，入羅埠河、白石天河，經(jīng)新辟的過巢湖小合分線路至派河口泵站。因該線路大部分為利用現(xiàn)有河道，僅分水嶺段采用明渠開挖，現(xiàn)有河道沿線兩岸有眾多直接匯入的支流、支溝及排水、引水泵站、涵閘等。筆者以引江濟(jì)淮工程引江濟(jì)巢段菜子湖輸水線路為例，探討工程設(shè)計(jì)過程中對輸水沿線現(xiàn)有水系處理處置方式，為工程建設(shè)提供技術(shù)支撐。

2 支流來水組成

菜子湖為長江的一級支流，位于長江下游北岸安徽省安慶市，流域總面積3234km2。孔城河為菜子湖流域的4條主要支流之一，流域面積577km2，是一條典型的排洪河道。菜子湖輸水線路是在現(xiàn)有河道基礎(chǔ)上進(jìn)行布置，利用孔城河、白石天河現(xiàn)有河道疏浚擴(kuò)挖，滿足輸水及航運(yùn)需求，同時(shí)對分水嶺進(jìn)行明渠開挖。工程沿線涉及孔城河各類中小型支流、支溝20余處，經(jīng)分析孔城河流域來水組成，選用占比較大的尹河、高橋河、界河、柯坦河等4條支流作為對象進(jìn)行典型分析。

3 防洪標(biāo)準(zhǔn)

3.1 相關(guān)規(guī)劃對涉及河道的防洪要求 引江濟(jì)淮輸水河渠工程涉及河道，同時(shí)也是區(qū)域防洪除澇通道。根據(jù)相關(guān)規(guī)劃成果[1]，孔城河現(xiàn)在防洪標(biāo)準(zhǔn)約10年一遇，規(guī)劃為20年一遇。從防洪有理角度考慮，孔城河支流高橋河、尹河來水與干流洪水采用同頻率，防洪標(biāo)準(zhǔn)采用20年一遇，其余支流防洪標(biāo)準(zhǔn)未有說明[2]。

3.2 相關(guān)規(guī)范對輸水河渠防洪的規(guī)定 防洪標(biāo)準(zhǔn)及調(diào)水導(dǎo)則均對供水、調(diào)水工程的輸水河渠防洪有相關(guān)規(guī)定：“供水工程利用現(xiàn)有河道輸水時(shí)，其防洪標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)根據(jù)工程等別、原有河道防洪標(biāo)準(zhǔn)、輸水位抬高可能造成的影響等因素綜合確定，但不得低于原河道的防洪標(biāo)準(zhǔn)”[3，4]。

3.3 輸水河渠防洪標(biāo)準(zhǔn) 引江濟(jì)淮工程對現(xiàn)狀孔城河進(jìn)行拓寬疏浚后，河道底高程降低2～7m、底寬平均增加8m，同水位情況下過流斷面增加較多，河道泄洪條件明顯改善。綜合對比輸水水位與防洪水位、輸水流量與防洪流量，并綜合考慮菜子湖流域綜合規(guī)劃的要求，孔城河防洪標(biāo)準(zhǔn)采用流域規(guī)劃要求的防洪標(biāo)準(zhǔn)，即20年一遇。

4 水文分析

4.1 計(jì)算方法 由于各交叉河道無實(shí)測流量資料，且臨近區(qū)域無其他已有成果可供參考，為保證設(shè)計(jì)成果的可靠性及代表性，擬采用由設(shè)計(jì)暴雨通過產(chǎn)、匯流推算的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)洪水的推求。目前，安徽省內(nèi)使用較多的洪水計(jì)算辦法主要為“72年辦法”和“84年辦法”。本次擬采用這2種方法分別對沿線重要支流設(shè)計(jì)洪水進(jìn)行計(jì)算，通過對河道現(xiàn)狀防洪標(biāo)準(zhǔn)及過流能力的校驗(yàn)復(fù)核，確定結(jié)果采用。

4.1.1 “72年辦法” 1972年3月安徽省水利局規(guī)劃辦公室編制了《安徽省山丘區(qū)河道模型單位流量過程線》（簡稱為“72年辦法”）。綜合流域特征值計(jì)算公式如下：

k=[ΔH1L1×ΔH2L20.5]×F-0.53×f 0.5

式中：k—綜合流域特征值;F—流域面積（km2）;f—流域形狀系數(shù)，f=F/L12;△H1—流域平均坡度的落差（dm）;L1—流域縱軸長度（km）;△H2—河道平均坡度的落差（m）;L2—河道長度（km）。

4.1.2 “84年辦法” 《安徽省暴雨參數(shù)等值線圖、山丘區(qū)產(chǎn)匯流分析成果和山丘區(qū)中、小面積設(shè)計(jì)洪水計(jì)算辦法》（安徽省水利水電勘測設(shè)計(jì)院，1984年5月）（簡稱為“84年辦法”）。本法主要適用于集水面積在300～1000km2的山丘區(qū)中、小型水庫設(shè)計(jì)洪水計(jì)算。利用暴雨點(diǎn)面關(guān)系，采用P-Ⅲ型曲線進(jìn)行計(jì)算。設(shè)計(jì)凈雨量查“84年辦法”中《不同地區(qū)損失量、地下水量表》，根據(jù)分區(qū)流域地形地貌特征，取江淮丘陵地區(qū)值，≤20年一遇的損失量和地下水之和為80mm，≥50年一遇的損失量和地下水之和為60mm。

4.2 設(shè)計(jì)洪水計(jì)算 采用流域萬分之一航測圖量算各支流的流域特征值，主要包括流域面積F（km2）、流域平均坡度J（‰）、流域長度L（km）、流域?qū)挾菳（km）等參數(shù)。利用“72年辦法”和“84年辦法”計(jì)算孔城河較大典型支流設(shè)計(jì)洪水成果（表1）。由表1可知，目前安徽省內(nèi)延用的2種水文計(jì)算方法，計(jì)算結(jié)果差別較大，最大相差50%以上。因設(shè)計(jì)洪水計(jì)算成果對后期輸水線路渠系交叉設(shè)計(jì)影響較大，因此考慮對現(xiàn)有河道過流能力進(jìn)行分析，同時(shí)結(jié)合河道防洪標(biāo)準(zhǔn)、流域防洪規(guī)劃等現(xiàn)有流域成果對設(shè)計(jì)洪水計(jì)算成果進(jìn)行符合性分析復(fù)核。

根據(jù)河道縱橫斷面資料，利用曼寧公式計(jì)算現(xiàn)狀支流河道的最大過流能力，“84年辦法”計(jì)算成果與河道現(xiàn)狀過流能力較接近，而“72年辦法”計(jì)算成果明顯偏小，且呈現(xiàn)來水面積越大，差值越大的趨勢（表2）。

5 討論

目前，安徽省境內(nèi)水文分析大多采用經(jīng)驗(yàn)公式法，不同的方法計(jì)算結(jié)果相差較大。引江濟(jì)淮渠系交叉建筑物工程規(guī)模、投資受水文計(jì)算結(jié)果影響顯著，根據(jù)分析結(jié)果，結(jié)合河道現(xiàn)狀，從安全角度考慮，采用“84辦法”計(jì)算的成果更為合理。

參考文獻(xiàn)

[1]引江濟(jì)淮工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告[Z].安徽省水利水電勘測設(shè)計(jì)院，2017.

[2]安徽省菜子湖流域綜合規(guī)劃報(bào)告[Z].長江水利委員會(huì)長江勘測規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，2005，

[3]GB50201-2014，防洪標(biāo)準(zhǔn)[S].

[4]SL430-2008，調(diào)水工程設(shè)計(jì)導(dǎo)則[S].