引江濟淮引江濟巢段交叉河道水文分析

管佳佳

摘 要：引江濟淮工程輸水線路大部分為利用現有河道，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。該文選用引江濟巢段菜子湖輸水線路為例，通過流域來水、防洪標準、水文等分析，研究入渠支流（溝）的設計洪水，復核成果可靠性，為工程設計、措施采用、規模控制提供理論依據。

關鍵詞：引江濟淮;水文分析;入渠河道;交叉處理

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

1 工程概況

引江濟淮工程由長江下游上段引水，向淮河中游地區補水，是一項以城鄉供水和發展江淮航運為主，結合灌溉補水和改善巢湖及淮河水生態環境等綜合利用的大型跨流域調水工程，2014年被列入國務院要求加快推進的172項重大水利工程。工程溝通長江、淮河兩大水系，穿越長江經濟帶、合肥經濟圈、中原經濟區三大發展戰略區，潤澤皖豫、輻射中原、造福淮河、惠及長江，具有保障供水、發展航運、改善環境、修復生態等巨大綜合效益，對支撐安徽、河南2省發展和促進長江經濟帶建設具有重大意義，既是我國當今標志性的重大調水工程，也是當代最具綜合性的戰略水資源配置工程。工程供水范圍涉及皖豫2省1555縣（市、區），總面積7.06萬km2，輸水干線長723km。工程由引江濟巢、江淮溝通、江水北送3段組成，其中引江濟巢段既是引江濟淮水源工程，也是巢湖第二通江航道，并可相繼補給巢湖江水改善湖區水質。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淮水質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為利用現有河道，菜子湖引江線路為結合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，經菜子湖，由南向北穿過菜巢分水嶺，入羅埠河、白石天河，經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有河道，僅分水嶺段采用明渠開挖，現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。筆者以引江濟淮工程引江濟巢段菜子湖輸水線路為例，探討工程設計過程中對輸水沿線現有水系處理處置方式，為工程建設提供技術支撐。

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有河道基礎上進行布置，利用孔城河、白石天河現有河道疏浚擴挖，滿足輸水及航運需求，同時對分水嶺進行明渠開挖。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條支流作為對象進行典型分析。

3 防洪標準

3.1 相關規劃對涉及河道的防洪要求 引江濟淮輸水河渠工程涉及河道，同時也是區域防洪除澇通道。根據相關規劃成果[1]，孔城河現在防洪標準約10年一遇，規劃為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，防洪標準采用20年一遇，其余支流防洪標準未有說明[2]。

3.2 相關規范對輸水河渠防洪的規定 防洪標準及調水導則均對供水、調水工程的輸水河渠防洪有相關規定：“供水工程利用現有河道輸水時，其防洪標準應根據工程等別、原有河道防洪標準、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準”[3，4]。

3.3 輸水河渠防洪標準 引江濟淮工程對現狀孔城河進行拓寬疏浚后，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劃的要求，孔城河防洪標準采用流域規劃要求的防洪標準，即20年一遇。

4 水文分析

4.1 計算方法 由于各交叉河道無實測流量資料，且臨近區域無其他已有成果可供參考，為保證設計成果的可靠性及代表性，擬采用由設計暴雨通過產、匯流推算的方法進行設計洪水的推求。目前，安徽省內使用較多的洪水計算辦法主要為“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計洪水進行計算，通過對河道現狀防洪標準及過流能力的校驗復核，確定結果采用。

4.1.1 “72年辦法” 1972年3月安徽省水利局規劃辦公室編制了《安徽省山丘區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，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” 《安徽省暴雨參數等值線圖、山丘區產匯流分析成果和山丘區中、小面積設計洪水計算辦法》（安徽省水利水電勘測設計院，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的山丘區中、小型水庫設計洪水計算。利用暴雨點面關系，采用P-Ⅲ型曲線進行計算。設計凈雨量查“84年辦法”中《不同地區損失量、地下水量表》，根據分區流域地形地貌特征，取江淮丘陵地區值，≤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 設計洪水計算 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）、流域寬度B（km）等參數。利用“72年辦法”和“84年辦法”計算孔城河較大典型支流設計洪水成果（表1）。由表1可知，目前安徽省內延用的2種水文計算方法，計算結果差別較大，最大相差50%以上。因設計洪水計算成果對后期輸水線路渠系交叉設計影響較大，因此考慮對現有河道過流能力進行分析，同時結合河道防洪標準、流域防洪規劃等現有流域成果對設計洪水計算成果進行符合性分析復核。

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

5 討論

目前，安徽省境內水文分析大多采用經驗公式法，不同的方法計算結果相差較大。引江濟淮渠系交叉建筑物工程規模、投資受水文計算結果影響顯著，根據分析結果，結合河道現狀，從安全角度考慮，采用“84辦法”計算的成果更為合理。

參考文獻

[1]引江濟淮工程初步設計報告[Z].安徽省水利水電勘測設計院，2017.

[2]安徽省菜子湖流域綜合規劃報告[Z].長江水利委員會長江勘測規劃設計研究院，2005，

[3]GB50201-2014，防洪標準[S].

[4]SL430-2008，調水工程設計導則[S].