2016年淮河入江水道行洪能力測驗與分析

趙永俊 趙 瑾 申 迪王駿秋

一、河道概況

淮河入江水道上起洪澤湖三河閘，下至江都三江營，全長157.2km，設(shè)計泄洪能力12000m3/s，可將淮河上中游70%以上的洪水泄入長江，與淮河入海水道、分淮入沂、蘇北灌溉總渠、廢黃河等工程聯(lián)合運(yùn)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(biāo)準(zhǔn)達(dá)到100年一遇；同時也承泄蘇北灌溉總渠以南、京杭運(yùn)河以西白馬湖、寶應(yīng)湖地區(qū)的澇水及沿線兩岸供水。金湖以上段又是南水北調(diào)調(diào)水線路，具有較好的社會、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)綜合效益。沿線先后建成了三河閘控制、金湖控制、高郵湖控制和歸江控制的四級水利控制工程，形成了以排洪為主，結(jié)合發(fā)展灌溉、排澇、航運(yùn)、調(diào)水等綜合利用的系統(tǒng)工程。

二、現(xiàn)場測驗

1.水位測驗

此次測驗共布設(shè)水位斷面23處。淮河入江水道上段共布設(shè)11處水位站，其中：中渡、金湖為國家基本水文測站，尾渡、觀音寺、衡陽、西漫水閘、金溝、六丘洞、塔集、卞塘、施尖等9處站點均布設(shè)臨時水位觀測設(shè)備；淮河入江水道中下段共布設(shè)12處水位站，其中：高郵（高）、六閘（三）、萬福閘（閘上游）、三江營等4站為國家基本水文測站，馬頭莊、楊莊閘、朝陽閘、皮套閘、同心圩北、中港套閘、許巷閘、鳳凰河口等8處站點均布設(shè)臨時水位觀測設(shè)備。

在全河段共23處水位斷面中，中渡、金湖、高郵、六閘（三）、萬福閘（閘上游）、三江營等6處為國家基本水文測站，采用遙測水位計采集水位，其余斷面均采用直立式水尺人工觀測水位。遙測水位每5分鐘測記一次，每日人工校核一次；人工觀測斷面采用巡測，水位組配置專車逐個斷面依次往復(fù)觀測，每個斷面每日觀測4～5次，流量斷面測流前后各加測一次。

水尺零點高程從國家Ⅱ、Ⅲ等水準(zhǔn)點采用三等水準(zhǔn)精度引測，水準(zhǔn)基面采用廢黃河口基面。

2.流量測驗

此次測驗共布設(shè)11處流量測驗斷面，其中5處為淮河入江水道干線控制斷面，6處為高郵湖湖西入湖河道控制斷面。干線上三河閘（中渡）斷面和歸江3閘（萬福閘、太平閘、金灣閘）首尾2處斷面為現(xiàn)有國家基本水文測站，中間金湖、閔橋和新民灘3處為臨時測流斷面。

淮河入江水道上段布設(shè)金湖、閔橋兩處流量測驗斷面，施測三河閘大流量（大于6000m3/s）行洪時的流量過程；淮河入江水道中下段布設(shè)新民灘（高郵湖過水?dāng)嗝妫窖矞y銅龍河、楊村河、白塔河、玉橋河、秦欄河、利農(nóng)河等6條匯入高郵湖的河道斷面流量，考慮到高郵湖調(diào)蓄影響，施測淮河入江水道整個行洪過程。

在11處流量測驗斷面中，金湖、閔橋、新民灘（高郵湖過水?dāng)嗝妫?個控制斷面采用ADCP動船法進(jìn)行流量測驗。斷面流量取往（左岸到右岸）返（右岸到左岸）2次測量平均值，若一個測回誤差超限（5%），則重新進(jìn)行測量。測次安排考慮盡可能均勻分布，每天8時和16時前后各施測一次；高郵湖湖西控制的6條河道流量測驗，采用流速儀施測，每日監(jiān)測兩次，利用已有的水位流量關(guān)系曲線推求推算日平均流量；三河閘（中渡）斷面和歸江3閘通過采集閘上下游水位過程及閘門變化過程，利用現(xiàn)有水文站水位流量關(guān)系曲線推求推算日平均流量。

3.精度控制

（1）高程控制測量

高程控制測量采用TOPCON AT-G3或Leica na2水準(zhǔn)儀按三等水準(zhǔn)測量精度進(jìn)行各站水準(zhǔn)點高程接測。測量前按照規(guī)范要求對水準(zhǔn)儀進(jìn)行了i角檢測，水尺零點高程的接測的精度控制均嚴(yán)格執(zhí)行《水文測量規(guī)范》的要求。

（2）水位觀測

行洪測驗的水位以人工觀測為主，遙測水位以人工觀測水位進(jìn)行校核。淮河入江水道行洪主要受三河閘工程調(diào)度影響，水流較為平穩(wěn)，水位觀測誤差主要來源于觀讀誤差（視線折光影響）、風(fēng)浪影響兩個方面。針對誤差來源，在水位觀測時按下列要求進(jìn)行誤差控制：①觀測水位時，盡量靠近水邊，身體蹲下，使視線盡量與水面平行，避免產(chǎn)生折光；②有風(fēng)浪時，觀讀浪波峰（最高）谷（最低）值，取平均作為觀測值。

圖1 實測水面線與設(shè)計水面線對比圖

圖2 新民灘過水?dāng)嗝?015年與2016年水位流量關(guān)系線圖

（3）流量測驗

金湖、閔橋和新民灘流量測驗斷面采用聲學(xué)多普勒流速儀（走航式ADCP）進(jìn)行測驗，其誤差來源主要為船速、ADCP縱橫搖、儀器安裝偏角、儀器入水深度測量、水邊距離測量、盲區(qū)流速插補(bǔ)、儀器檢定等產(chǎn)生的誤差。針對誤差來源，在流量測量時采取以下措施進(jìn)行誤差控制：①上下游流量斷面采用同一型號的ADCP，參數(shù)設(shè)置盡可能一致；②測量船只盡量選擇木質(zhì)、玻璃鋼質(zhì)，選用鐵質(zhì)船只時ADCP安裝距離船邊要超過1m，以減小船體對磁場的干擾，保證流向正確；③船只盡量保持勻速直線前進(jìn)，ADCP縱橫搖控制在5°之內(nèi)，并在可能時要低于水流速度；④水跟蹤數(shù)值采用4次平均，以減小流速測量不確定度；⑤測流起訖點盡量靠近水邊，以減小岸邊盲區(qū)，同時，左右水邊有效測量數(shù)據(jù)不少于10組；⑥往返測量值誤差應(yīng)滿足規(guī)范要求，超限時要重測。

高郵湖湖西6條河道流量測驗采用傳統(tǒng)流速儀進(jìn)行測驗。針對流速儀法測量誤差來源，在流量測驗時采取以下措施進(jìn)行誤差控制：①測驗所用的流速儀均在檢定有效期內(nèi)，保證儀器的性能可靠，正常運(yùn)行；②測深采用實測水深，兩次測量，取平均值；③測點測速歷時不少于100s；④在測驗斷面布設(shè)盡可能多的測速垂線；⑤在每條測速垂線上根據(jù)水深情況，采用兩點或三點法進(jìn)行測驗。

三、行洪能力分析

1.水面線分析法

現(xiàn)將入江水道流量為5700m3/s時觀音寺到施尖段的實測水面線與淮河入江水道整治工程中的工程設(shè)計水面線進(jìn)行比較，里程起算點為三河閘（中渡）斷面，詳見圖1。

從圖中可以看出，在同為5700m3/s的流量下，在金湖以上段實測水面線與設(shè)計情況基本吻合或略低，塔集以下段（接近湖區(qū)）實測水面線明顯低于設(shè)計值，在中段（金湖至西閘）區(qū)間，實際水面線略高于設(shè)計水面線。總體而言，在5700m3/s的行洪流量下實測水面線基本達(dá)到了設(shè)計要求。

2.典型斷面水位流量關(guān)系比較

（1）金湖站斷面

根據(jù)以往行洪資料統(tǒng)計，2016年與2010年行洪流量較為接近（三河閘最大流量分別為6290m3/s和6500m3/s），以金湖站的最高水位比較，2016年行洪期間水位為10.50m，2010年為10.95m，2016年行洪流量較2010年相差不多的情況下，金湖站最高水位降低了45cm，變化幅度較大，說明河道行洪能力有一定程度的提高。

（2）新民灘過水?dāng)嗝?/p>

現(xiàn)將新民灘過水?dāng)嗝?015年實測資料與2016年實測資料進(jìn)行對比，見圖2。

從圖2中可以看出，在已測到的水位范圍內(nèi)，相同水位的對應(yīng)流量2016年普遍大于2015年，尤其是在7.00～7.50m水位變幅范圍內(nèi)，流量增加明顯，增幅兩成多。說明新民灘斷面過水能力有了進(jìn)一步的提高。

四、結(jié)論與建議

此次淮河入江水道行洪測驗中，組織部署周密，技術(shù)方案科學(xué)，精度控制嚴(yán)格，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，保證了測驗工作的順利開展和測驗成果的質(zhì)量。測驗期間，現(xiàn)場測量人員采取多種措施控制測驗誤差，努力提高測驗精度。通過對測驗資料的整理分析可知，測驗方法正確，施測規(guī)范，分析合理。經(jīng)與設(shè)計資料及整治前同等級洪水資料對比分析，上游段行洪流量5700m3/s的設(shè)計水面線與實測基本吻合，同級別流量的行洪最高水位在金湖站下降了0.45m；中下游段高郵湖控制斷面水位流量關(guān)系顯示過水能力有了明顯增強(qiáng)，這些都反映了淮河入江水道整治前后整個河道行洪能力有了一定程度的提高。由于此次淮河入江水道行洪流量不是很大，今后有機(jī)會繼續(xù)開展中高洪水水文測驗工作，沿線建設(shè)必要的水文測驗設(shè)施，必要時在淮河入江水道沿線建立統(tǒng)一的水準(zhǔn)系統(tǒng)，進(jìn)一步提高沿線水文信息采集的頻次和精度，為今后的行洪能力分析和工程治理提供有力的水文技術(shù)支撐■