入海江河泄洪閘、擋潮閘的設計洪水位分析計算

李勇泉

（福建省漳州市水利水電勘測設計研究院，福建漳州 363000）

入海江河泄洪閘、擋潮閘的設計洪水位分析計算

李勇泉

（福建省漳州市水利水電勘測設計研究院，福建漳州 363000）

通過福建省龍海市南溪下游河道整治工程、晉江市金井溪河道整治工程，對入海口起始水位的選定及潮水與洪水組合選擇進行分析，了解到入海江河潮汐對洪水的頂托影響，以引起對感潮段設計洪水位計算方法的科學應用和重視。

入海江河；泄洪閘；感潮；潮洪組合；起始水位；設計潮型；設計水位

1 存在的問題

福建省沿海入海江河下游水利工程的實際洪水位經常超出設計洪水位，沿海擋潮閘下淤積的主要原因是建閘后上游徑流量減少、落潮歷時延長、流速減弱、潮流量變小、潮波變形、潮汐水道變化和圍墾不當等，閘下淤積影響了工程效益的充分發揮；另一很重要原因是設計洪水位計算不夠合理。本文主要分析設計洪水位的計算方法對工程的影響，通過兩例實際工程設計洪水位計算的分析，對一般工程的設計洪水位計算問題展開討論，以期對類似工程有所借鑒［1］。

2 南溪橋閘下游河道整治工程洪水位計算

2.1 現狀

南溪位于福建省南部，屬九龍江支流，流域面積660km2，流經平和、漳浦、龍海3個市縣，南溪橋閘位于南溪流域南溪河口上游18km處河段。

解放后，每逢影響大的臺風暴雨，南溪流域多發生洪水，1959—1963年曾連續發生洪水5次，以1960年“6.9”洪水損失為大，良田受淹數千公頃，房屋倒塌近千間，糧食損失數萬擔，傷亡百余人。

進入21世紀后，發生了歷史最大洪水。2006年5—7月，1號強臺風“珍珠”、4號強熱帶風暴 “碧利斯”和5號超強臺風“格美”先后來襲，給南溪流域帶來大暴雨和特大暴雨，南溪橋閘上游水位達5.89m，超橋閘100a一遇校核洪水位（原設計4.18m）1.71m，為歷史最高水位。堤防多處沖塌，程溪的官園村、東泗鄉的碧浦、水滸、漸山等村受淹，官園村水深4m多，堤防決口42處，坍塌74處，龍海市經濟損失1.6億元，歷史罕見。

南溪流域中下游防洪堤各段高低不一，斷面邊坡陡，穩定安全系數小，經不起一場較大的洪水來襲。南溪橋閘1965年由龍溪水利電力局設計，水閘上游校核洪水位4.18m，游潮水位4.4m，確定閘墩頂高程5.00m。應橋閘和龍海市水利局及相關主管部門的要求，對南溪橋閘下游河道的洪水位進行重新設計［2］。

2.2 計算分析成果

南溪橋閘建成于1966年12月，20世紀80年代以前資料不完整，現有南溪橋閘1980—2006年橋閘上游和1980—2006年橋閘下游年最高位水位觀測資料、白水站1981—2006年、浮宮站1970—2006年年最高觀測水位資料。選取南溪下游浮宮大橋斷面作為南溪下游河道水面線計算起始斷面，起始水位以浮宮大橋觀測潮位作為設計依據。據浮宮大橋1970—2006年共37a實測年最高潮位資料，進行頻率曲線分析計算，成果如下：

根據浮宮大橋實測潮位資料分析，浮宮大橋最高潮位由最高天文潮位所產生，依據洪潮組合原則，可由上游總入流量某一頻率設計洪峰流量及浮宮大橋多年平均最高潮位值，即是該頻率浮宮大橋的相應起始水位。

根據推求的各河道設計洪峰流量、斷面糙率及起始水位資料，按伯努利能量方程式由下往上逐段推求南溪橋閘閘下設計洪水位。分析復核設計成果、原設計成果與實際發生洪水比較，原設計成果明顯偏小甚多（見表1），復核成果偏大4.74%。考慮復核洪水標準略大于碧利斯臺風洪水，復核設計成果與實際洪水位基本一致。

表1 南溪橋閘閘下洪水位復核成果 m

2.3 原設計成果洪水位偏小的影響分析

原設計按潮水定下游水位，沒有考慮南溪橋閘至河口距離有18km，河道狹窄，遭遇洪水時不可能僅為潮水位，下游水位的抬高影響橋閘泄洪，使得原設計水閘閘門高度、泄洪凈寬遠遠不足，使得橋閘上游洪水排泄不暢，受災頻繁，極大影響上游地區的社會與經濟發展。根據本次分析，對南溪水閘的更新改造已迫在眉睫。

3 晉江市金井溪河道整治工程洪水位計算

3.1 現狀

金井溪發源于福建省晉江市金井鎮新街，流經新街、新市、下丙等村莊，于金井鎮的利生橋（下丙橋）匯入下游養殖場港道，經9孔攔潮閘注入圍頭灣，金井溪下游出海口攔潮閘控制流域面積24.1km2，主河道長7.0km，平均坡降1.4‰。

晉江市位于福建省東南沿海，屬亞熱帶海洋性季風氣候區，同時也是臺風活動頻繁地區之一，由此造成的臺風暴雨、大暴雨，甚至特大暴雨時有發生；加之流域中上游地處中低山地，暴雨洪水在中上游匯流快，而下游地處平坦低洼的晉南海濱平原，受沿海潮水與晉江洪水的頂托，洪水（澇水）出流不暢，極易造成洪澇災害。

1988年10月：受24號臺風和9月大潮的共同襲擊，沿海鄉鎮受災損失嚴重，金井圍墾海堤決口一處寬80m，堤內19.53hm2對蝦養殖場“全軍覆沒”，場內設施遭受嚴重破壞，損失1799.5萬元，堵口及修復加固大堤資金371萬元。還有陳埭、東石、英林等鄉鎮海堤都遭受不同程度的破壞。

2000年8月25日第10號臺風于8月23日上午在晉江市正面登陸，由于這次臺風風力強、范圍廣、移動快、來勢猛，使晉江市遭受嚴重損失，金井、鈔岱一帶村莊基本受淹，金井龍蝦養殖場管理房42座被毀、損失74萬元。應晉江市水利局及相關主管部門的要求，對金井溪下游港道擋潮閘閘前設計洪水位進行重新設計。

3.2 擋潮閘閘前洪水位計算

3.2.1 設計潮型分析

金井溪由下游的養殖場港道經9孔攔潮閘流入圍頭灣，下游為感潮河段，其水位受河口外海潮位影響，由于圍頭灣無長系列實測的潮位資料，因此圍頭灣的設計潮位采用附近的崇武潮位站潮位分析成果。

根據福建省沿海潮汐統計分析：泉州海域屬典型的半日潮區，潮型呈比較規律的漲潮6h、落潮6h，每日兩個周期。以崇武站1956年以來潮位系列資料（其中1993年和1994年缺測）年最高潮水位進行排頻計算，按P—Ⅲ線型進行適線分析，求得崇武站年最高潮水位頻率曲線成果為：多年平均年最高潮水位為3.73m，變差系數 Cv＝0.04，Cs／Cv＝19.0；按極值Ⅰ型統計分析，成果為：多年平均年最高潮水位為3.73m，均方差S＝0.247。崇武站潮位一般采用極值Ⅰ型統計分析成果，崇武站年最高潮位設計成果：

通過對崇武潮水位站資料分析，選擇實際發生過接近多年平均高潮水位的1977年8月潮位過程線作為典型潮型，對選用的典型潮水位過程線進行放大修正，從而確定外海潮水位過程線。

3.2.2 閘前起始水位分析計算

金井溪經過下游養殖場港道于出海口9孔攔潮閘處注入圍頭灣。目前金井溪下游港道在養殖場內的河寬較為平順，河寬為40～55m。下游出海口處河寬突然增大，最寬處達210m。出海口處的9孔攔潮閘，每孔閘門寬2.8m，閘底高程為－1.87m。本次復核設計在工程可行性研究的基礎上，對下游港道進行清淤拓寬，增加上游河道作為河川半日型調節水庫的調蓄能力，本次起始水位計算根據下游整治情況及閘排方式進行調洪計算確定。

由滯洪容積、20a一遇內江洪水過程線以及外海多年平均年最高潮水位過程線等，結合澇區最高內澇限制水位，應用水量平衡方程式進行蓄水排澇計算，計算中當內河水位高于外海潮水位時開啟閘門排水，當外海潮位高于內河水位時關閉閘門，由此以0.5h為一時段進行滑動調洪試算，選取最不利條件下的排澇流量和內江水位作為本次設計成果（見表2）。其中，水量平衡公式如下：

式中：Q1、Q2為時段初、末入庫流量，m3／s；q1、q2為初段初、末出庫流量，m3／s；V1、V2為時段初、末水庫蓄水量，萬m3。

表2 金井溪（攔潮閘以上）調洪過程表

3.2.3 調洪演算分析

由于不同的潮洪組合對調洪演算結果影響較大，在以往的多次設計及研究報告已經確定，潮洪組合按設計洪水和外海多年平均最高潮水位遭遇，因此本次復核，主要分析外海最高潮位與入庫洪峰流量的不同組合（見表3）對工程的影響。由表3可知，經過不同組合的滑動分析計算，選擇峰前潮后1h的組合方式作為設計依據對工程的安全是最可靠的，此組合可作為本區域設計洪潮組合的一般規律，可起類似工程參考作用。

表3 金井溪（攔潮閘以上）閘上洪水位復核成果m

4 結 語

經過以上分析研究和實踐表明，通過對福建九龍江南溪橋閘閘下洪水位復核成果及福建晉江小流域金井溪（攔潮閘以上）閘上洪水位復核成果進行分析，了解到入海江河潮汐對洪水的頂托影響，進一步認識和掌握起始水位確定的重要性。同時，隨著社會經濟的發展，水利建設工程的發展，認識和掌握江河位于感潮河道上潮洪遭遇規律，對水利工程的設計起到至關的作用。

［1］華家鵬，孔令婷.分期限水位和設計洪水位的確定方法［J］.水電能源科學，2002，20（01）：21－23.

［2］謝迪泉，余文公.用頻率組合法分析湘潭站設計洪水位［J］.黑龍江水利科技，2006，34（03）：1－2.

TV122.3

B

1007－7596（2014）08－0085－03

2014－04－08

李勇泉（1979－），男，福建漳州人，工程師，從事水文水資源分析及研究工作。