沂河攔河閘壩對中小洪水的影響分析

李 斯 屈 璞 杜慶順 王秀慶

沂河攔河閘壩對中小洪水的影響分析

李 斯 屈 璞 杜慶順 王秀慶

攔河閘壩作為最常見的水工建筑物，在防汛抗旱、蓄水發(fā)電、水產(chǎn)養(yǎng)殖、交通航運和城市景觀等方面起著重要的作用。同時，攔河閘壩的建設人為改變了河道的自然狀態(tài)，特別是改變了河道原有的匯流規(guī)律，極大地影響了洪水過程。在河道遭遇中小洪水時，這種影響更加突出，甚至可能起到?jīng)Q定性作用。

沂河上游屬山洪性河道，洪水具有陡漲陡落的特點，加之近年來陸續(xù)在干流及主要支流上興建了多座攔河閘壩，給水文預報、防汛調(diào)度帶來了一定困難。因此，研究沂河攔河閘壩對中小洪水的影響具有重要意義。

一、基本情況

1.流域概況

沂河發(fā)源于山東省沂蒙山脈魯山南麓，南流經(jīng)沂源、沂水、沂南、蘭山、河東、羅莊、蒼山、郯城、邳州、新沂等縣（市、區(qū)），在江蘇省新沂草橋鎮(zhèn)苗圩村入駱馬湖。較大支流有東汶河、蒙河、祊河、白馬河等，大部分由右岸匯入。沂河源頭至駱馬湖，河道全長333km，流域面積14795 km2。沂河在彭家道口向東辟有分沂入沭水道，分沂河洪水入沭河；在江風口辟有邳蒼分洪道，分沂河洪水入中運河。

臨沂水文站系沂河干流主要控制性水文站，位于臨沂經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)冠亞星城，集水面積10315km2，設立于1950年3月。設站以來，觀測到的最高水位為65.65m、最大流量為15400m3/s，均出現(xiàn)在1957年7月19日。

1957年特大洪水后，沂河上游先后建成了5座大型水庫（田莊、跋山、岸堤、許家崖、唐村）和22座中型水庫，在流域中下游和較大支流還興建了攔河閘壩等水利工程，對防汛抗旱工作起到了重要作用。

2.攔河閘壩概況

沂河臨沂站以上主要有16座攔河閘壩，其中沂河干流11座，祊河5座，除斜午攔河壩為漿砌石壩外，其他均為橡膠壩。另有袁家口子攔河閘、河灣攔河閘正在建設中。

沂河干流11座攔河閘壩設計蓄水總量13471.9萬m3，祊河5座攔河閘壩設計蓄水總量3651萬m3，合計17122.9 萬 m3。

攔河閘壩位置情況見圖1。

二、方法與資料

本文根據(jù)臨沂站實測徑流資料和主要攔河閘壩蓄水量資料，計算臨沂站逐日徑流量和攔河閘壩逐日蓄水變量，進而分析攔河閘壩調(diào)蓄作用對場次洪水洪量的影響。

臨沂站實測徑流資料來源于水文部門報汛數(shù)據(jù)，主要攔河閘壩蓄水量資料來源于流域機構(gòu)匯總的各攔河閘壩管理部門上報數(shù)據(jù)。

三、攔河閘壩對中小洪水的影響分析

1.2017年7月降水情況

2017年7月，沂河臨沂站以上平均降水量281mm，單站以涑河馬莊水庫站585.5mm最大，降水主要集中在6日、14～15日、26～27日。

圖1 沂河臨沂站以上攔河閘壩位置示意圖

圖2 沂河臨沂站徑流過程線圖

7月6日，受副熱帶高壓西伸北抬和河套低槽東移影響，沂河中上游普降暴雨，部分地區(qū)大暴雨，沂河臨沂站以上平均降水量106mm，暴雨中心位于馬莊水庫；7月14～15日，黃淮地區(qū)有弱切變線生成，受低渦東移影響，沂河中上游降大到暴雨，局地大暴雨，沂河臨沂站以上平均降水量86mm，暴雨中心位于臨沂；7月26～27日，沂河中上游位于副熱帶高壓邊緣，午后至夜間降中等陣雨，沂河臨沂站以上平均降水量40mm，暴雨中心位于王家邵莊。

2.沂河臨沂站實測洪水過程

與降水過程相對應，2017年7月沂河臨沂站出現(xiàn)三次中小洪水過程。

7月6日18時12分，臨沂站流量從1m3/s（相應水位59.09m）起漲，6日21時出現(xiàn)洪峰流量245m3/s（相應水位59.30m），7日12時，流量降至20m3/s（相應水位 59.08m）。

7月14日18時30分，臨沂站流量從40m3/s（相應水位59.63m）起漲，16日14時30分出現(xiàn)洪峰流量994m3/s（相應水位58.98m），20日15時22分，流量降至22.2 m3/s（相應水位 58.03m）。

7月26日8時，臨沂站流量從75m3/s（相應水位 59.02m）起漲，30 日10時04分出現(xiàn)洪峰流量394m3/s（相應水位58.36m），8月1日8時，流量降至154m3/s（相應水位58.07m）。

3.攔河閘壩蓄水變量情況

7月6～10日，臨沂站以上攔河閘壩共攔蓄水量2058.25萬m3，下泄水量2470.15萬m3，實際相當于下泄水量411.9萬m3；7月14～20日，臨沂站以上攔河閘壩共攔蓄水量3557.65萬m3，下泄水量2504.65萬m3，實際相當于攔蓄水量 1053萬 m3；7月26～31日，臨沂站以上攔河閘壩共攔蓄水量751.5萬m3，下泄水量1348.5萬m3，實際相當于下泄水量597萬m3。

4.攔河閘壩對臨沂站洪水的影響

由圖2可以看出，攔河閘壩的調(diào)蓄作用直接改變了臨沂站洪水過程。

洪水來臨前及洪水過程前期，攔河閘壩下泄部分蓄水以騰出庫容迎接洪水，導致臨沂站實測洪量增大：7月6～7日臨沂站以上主要攔河閘壩實際下泄水量947.5萬m3，臨沂站實測洪量1717.8萬m3，如無攔河閘壩調(diào)蓄，臨沂站洪水總量為770.4萬m3，攔河閘壩下泄的洪量占臨沂站實測洪水總量的55.2%，臨沂站實測洪量為扣除攔河閘壩調(diào)蓄影響洪量的223.0%；7月13～16日臨沂站以上主要攔河閘壩實際下泄水量1410.9萬m3，臨沂站實測洪量11712.4萬m3，如無攔河閘壩調(diào)蓄，臨沂站洪水總量為10301.5萬m3，攔河閘壩下泄的洪量占臨沂站實測洪水總量的12.0%，臨沂站實測洪量為扣除攔河閘壩調(diào)蓄影響洪量的113.7%。

洪水過程后期及退水階段，攔河閘壩攔蓄部分洪水以供取用水所需，導致臨沂站實測洪量偏小：7月8～10日臨沂站以上主要攔河閘壩實際攔蓄水量 535.5萬 m3，臨沂站實測洪量3136.6萬m3，如無攔河閘壩調(diào)蓄，臨沂站洪水總量為3672.1萬m3，攔河閘壩攔蓄的洪量占臨沂站實測洪水總量的17.1%，臨沂站實測洪量為扣除攔河閘壩調(diào)蓄影響洪量的85.4%；7月18～21日臨沂站以上主要攔河閘壩實際攔蓄水量2103.6萬m3，臨沂站實測洪量4484.6萬m3，如無攔河閘壩調(diào)蓄，臨沂站洪水總量為6588.2萬m3，攔河閘壩攔蓄的洪量占臨沂站實測洪水總量的46.9%，臨沂站實測洪量為扣除攔河閘壩調(diào)蓄影響洪量的68.1%。

四、結(jié)語與討論

1.結(jié)語

（1）中小洪水情況下，臨沂站以上攔河閘壩的調(diào)蓄作用對洪水過程具有一定影響。洪水來臨前及洪水過程前期，攔河閘壩下泄部分以往的蓄水造成洪量偏大。洪水過程后期及退水階段，上游來水被攔蓄導致實際洪量偏小。

（2）攔河閘壩對洪水的影響不確定性較大。臨沂站以上攔河閘壩分屬不同單位管理，如沂水橡膠壩、芭山橡膠壩屬跋山水庫管理處管理，斜午攔河壩屬斜午灌區(qū)管理所管理，葛溝攔河壩屬葛溝灌區(qū)管理處管理，臨沂城區(qū)段柳杭橡膠壩、桃園橡膠壩、小埠東橡膠壩屬臨沂市園林局管理。攔河閘壩管理部門跨行政區(qū)、跨行業(yè)，各攔河閘度運用所服務的對象與目標不盡相同，攔河閘壩缺乏統(tǒng)一調(diào)度。遭遇中小洪水時，部分攔河閘壩蓄水，部分攔河閘壩下泄，導致攔河閘壩對洪水影響的不確定性大大增加。

2.討論

攔河閘壩對河道連續(xù)性造成了較大影響，改變了河流水文要素，使流域水循環(huán)過程更加復雜，流域水文系統(tǒng)的輸入信息及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)生了顯著變化，對流域洪水形成與轉(zhuǎn)化過程產(chǎn)生了深刻影響，使基于歷史實測資料推求的洪水預報方案產(chǎn)生了系統(tǒng)誤差，增加了洪水預報難度。解決這一問題的關鍵在于水情信息的及時性。目前沂河各攔河閘壩尚未建立正常的報汛制度，水文部門在進行洪水預報作業(yè)時往往不能及時掌握攔河閘壩的控制運用情況。建議在各攔河閘壩建立水文自動測報系統(tǒng)，便于水文部門及時掌握攔河閘壩運用情況，提高實時預報的準確性

（作者單位：沂沭泗水利管理局水文局 221018）