潁上縣戴家湖涵管涌流量應(yīng)急監(jiān)測(cè)實(shí)踐與分析

陳祺

（安徽省六安水文水資源局，安徽 六安 237300）

1 基本情況

戴家湖涵位于潁上縣半崗鎮(zhèn)戴家湖村境內(nèi)的姜唐湖蓄（行）洪區(qū)北堤廟臺(tái)至垂崗段，建于1975 年，控制來(lái)水面積7.9km2。2004 年在實(shí)施姜唐湖蓄（行）洪區(qū)堤防加固工程時(shí)對(duì)該涵進(jìn)行了拆除重建。重建后為2 孔，每孔寬2m，高2.2m，涵洞底板頂高程14.65m（85 高程系，下同），涵洞長(zhǎng)55.2m，為鋼筋混凝土箱涵結(jié)構(gòu)。防洪閘門(mén)位于姜塘湖蓄（行）洪區(qū)側(cè)，為鑄鐵閘門(mén)，配備2 臺(tái)LQD-120 型螺桿式啟閉機(jī)，啟閉機(jī)臺(tái)頂高程28.20m，寬4m，長(zhǎng)6.4m。涵頂是姜唐湖北堤，堤頂高程28.20m，頂寬6m，邊坡1∶3。該工程于2005 年底投入使用，是集防洪、排澇、灌溉等功能于一體的控制工程。2020 年6 月淮河流域雨水不斷，各地普降大雨，由于淮河水位受降雨影響，淮河干流水位長(zhǎng)期高水位運(yùn)行。7 月17日8 時(shí)至20 日8 時(shí)，沿淮各地出現(xiàn)大暴雨到特大暴雨，受此次降雨影響，淮河干流水位急劇上漲，淮河干流陳村至正陽(yáng)關(guān)段除臨淮崗?fù)饩ＷC水位，其中陳村、潤(rùn)河集、汪集均超歷史最高水位，正陽(yáng)關(guān)陽(yáng)最高水位距離歷史陽(yáng)最高水位僅0.05m。7 月20日姜唐湖蓄（行）洪區(qū)進(jìn)洪，該涵開(kāi)始擋水。

2020 年7 月26 日上午9 時(shí)57 分，洪水從姜唐湖蓄（行）洪區(qū)通過(guò)戴家湖涵西側(cè)閘門(mén)瞬間涌入戴家湖內(nèi)，嚴(yán)重威脅戴家湖洼地內(nèi)兩個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)7 個(gè)行政村和1.9 萬(wàn)畝耕地安全。險(xiǎn)情發(fā)生后，安徽省、阜陽(yáng)市、潁上縣及水利部淮河水利委員會(huì)的領(lǐng)導(dǎo)、技術(shù)專(zhuān)家第一時(shí)間趕赴現(xiàn)場(chǎng)，立即成立搶險(xiǎn)現(xiàn)場(chǎng)指揮部，調(diào)集各方力量，全力以赴搶險(xiǎn)救援。受搶險(xiǎn)現(xiàn)場(chǎng)指揮部的委托，六安水文水資源局應(yīng)急測(cè)流隊(duì)趕赴現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)展管涌流量應(yīng)急監(jiān)測(cè)工作，為搶險(xiǎn)工作提供必要的數(shù)據(jù)支撐。

2 監(jiān)測(cè)方案

根據(jù)戴家湖涵搶險(xiǎn)方案，首先在姜唐湖蓄（行）洪區(qū)側(cè)涵閘前拋投堵漏，封堵閘進(jìn)水口；其次在姜唐湖蓄（行）洪區(qū)側(cè)涵閘前填筑“月牙堤”，包裹住漏水涵閘[1]。利用行洪堤、西側(cè)老堤、北側(cè)和東側(cè)新筑圍堤，形成“養(yǎng)水盆”，減少蓄行洪堤內(nèi)外側(cè)水頭差，當(dāng)養(yǎng)水盆與姜唐湖湖內(nèi)水位一致時(shí)，即可達(dá)到堵水目的。涵閘出水流量及圍堰導(dǎo)流渠出流流量監(jiān)測(cè)對(duì)工程進(jìn)展起到了關(guān)鍵作用。

在“月牙堤”建設(shè)中，“養(yǎng)水盆”蓄水量增大，水位不斷抬高，因此，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況需要不斷調(diào)整測(cè)流斷面位置，同時(shí)考慮水深測(cè)量、管涌回流等情況，流量采用ADCP 聲學(xué)多普勒流速儀施測(cè)。

2.1 監(jiān)測(cè)斷面的選擇

（1）“月牙堤”建設(shè)初期，由于“養(yǎng)水盆”內(nèi)蓄水少，水位較低，戴家湖涵閘出水口未淹沒(méi)，直接在涵閘出水口下游布設(shè)測(cè)流斷面，可施測(cè)涵閘管涌流量。

（2）“月牙堤”建設(shè)中期，“養(yǎng)水盆”蓄水量增大，水位抬高，涵閘出水口淹沒(méi)無(wú)法施測(cè)，此時(shí)在戴家湖涵閘進(jìn)水口（姜家湖湖內(nèi)）施測(cè)管涌流量。

（3）“月牙堤”建設(shè)后期，姜家湖湖內(nèi)搶險(xiǎn)船只撤離，無(wú)法在進(jìn)水口施測(cè)出水流量，7 月28 日傍晚導(dǎo)流渠施工完成，此時(shí)在導(dǎo)流渠匯水口下游20m 處設(shè)置斷面監(jiān)測(cè)“養(yǎng)水盆”出水流量（出水流量越小說(shuō)明涵閘管涌流量越小）。

2.2 監(jiān)測(cè)方法選擇

由于此次險(xiǎn)情事發(fā)突然，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)狀況及“月牙堤”合龍對(duì)流量精度要求較高等因素，需要選擇高效、快捷、精準(zhǔn)的測(cè)流設(shè)備，本次應(yīng)急監(jiān)測(cè)選擇走航式ADCP 聲學(xué)多普勒流速儀進(jìn)行施測(cè)。ADCP 聲學(xué)多普勒流速儀和傳統(tǒng)流速儀在測(cè)流原理上都是通過(guò)對(duì)河流斷面進(jìn)行劃分，測(cè)量各點(diǎn)的流速并計(jì)算出斷面平均流速。傳統(tǒng)流速是靜態(tài)方法，需要固定在特定位置進(jìn)行測(cè)量，歷時(shí)長(zhǎng)出成果慢并不適合應(yīng)急監(jiān)測(cè)。而ADCP 聲學(xué)多普勒流速儀是動(dòng)態(tài)方法，可以隨測(cè)量船運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中快速測(cè)量，在不同的監(jiān)測(cè)斷面隨時(shí)調(diào)整移動(dòng)位置，并且ADCP 聲學(xué)多普勒流速儀測(cè)量精度相對(duì)較高，它可以隨時(shí)獲取水深和水面流速等信息，而且可以通過(guò)多個(gè)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)的平均值來(lái)減少誤差。

本次戴家湖涵管涌流量應(yīng)急監(jiān)測(cè)在不同的監(jiān)測(cè)斷面選擇適合的監(jiān)測(cè)方法進(jìn)行ADCP 聲學(xué)多普勒流速儀測(cè)流。

（1）涵閘出水口斷面，采用斷面兩側(cè)來(lái)回拖拽ADCP 聲學(xué)多普勒流速儀法進(jìn)行管涌流量施測(cè)。

（2）涵閘進(jìn)水口斷面，采用曲斷面法[2]。利用走航式ADCP 聲學(xué)多普勒流速儀流量測(cè)驗(yàn)與航跡無(wú)關(guān)的特點(diǎn)，避開(kāi)涵閘附近湍急的水流，在涵閘上游100～150m 處形成弧形航線(xiàn)進(jìn)行進(jìn)水口流量施測(cè)[3]。具體方法是采用渡船搭載ADCP 聲學(xué)多普勒流速儀，在涵閘上游兩側(cè)以半圓弧形方式來(lái)回不間斷拖拽，施測(cè)管涌流量。

（3）“養(yǎng)水盆”出水口斷面，考慮夜晚測(cè)驗(yàn)，斷面左岸為死水灘地，人員無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間站立，采用循環(huán)繩索來(lái)回拖拽ADCP 聲學(xué)多普勒流速儀法進(jìn)行管涌流量施測(cè)。

3 監(jiān)測(cè)成果

此次戴家湖涵管涌流量應(yīng)急監(jiān)測(cè)過(guò)程，7 月27日23 時(shí)起采用ADCP 聲學(xué)多普勒流速儀實(shí)測(cè)管涌流量，至29 日15 時(shí)“月牙堤”合龍，共實(shí)測(cè)管涌流量16 次，為搶險(xiǎn)救災(zāi)工程提供了有力的水文數(shù)據(jù)支撐，具體監(jiān)測(cè)成果見(jiàn)表1。

表1 戴家湖涵管涌流量應(yīng)急監(jiān)測(cè)成果表

4 經(jīng)驗(yàn)與建議

本次針對(duì)戴家湖涵管涌流量開(kāi)展的水文應(yīng)急監(jiān)測(cè)，為戴家湖涵閘搶險(xiǎn)工作提供了有力的技術(shù)支撐,也為今后出現(xiàn)類(lèi)似搶險(xiǎn)事件的水文應(yīng)急監(jiān)測(cè)工作積累了珍貴的經(jīng)驗(yàn)。為使水文應(yīng)急監(jiān)測(cè)工作今后向更加規(guī)范化、專(zhuān)業(yè)化和現(xiàn)代化發(fā)展，結(jié)合本次水文應(yīng)急監(jiān)測(cè)工作的開(kāi)展情況，建議如下：

（1）全面推進(jìn)新技術(shù)應(yīng)用，促進(jìn)水文應(yīng)急監(jiān)測(cè)提檔升級(jí)。在本次水文應(yīng)急監(jiān)測(cè)中，因?yàn)閾岆U(xiǎn)船只撤離，無(wú)法采用曲斷面對(duì)涵閘管涌流量進(jìn)行直接施測(cè)，只能通過(guò)導(dǎo)流渠間接測(cè)流。在這種情況下，如果配備無(wú)人機(jī)測(cè)流系統(tǒng)和遙控船ADCP 聲學(xué)多普勒流速儀測(cè)流設(shè)備，則能夠通過(guò)不同測(cè)流方法的相互比測(cè)，使得應(yīng)急監(jiān)測(cè)工作更加高效，監(jiān)測(cè)成果更加準(zhǔn)確。

（2）加強(qiáng)水文應(yīng)急隊(duì)伍建設(shè)，全面提升應(yīng)急監(jiān)測(cè)能力。在本次水文應(yīng)急監(jiān)測(cè)中，監(jiān)測(cè)人員根據(jù)搶險(xiǎn)實(shí)時(shí)情況，及時(shí)選擇正確的測(cè)流斷面和測(cè)流方法，準(zhǔn)確有效地施測(cè)出管涌流量，為搶險(xiǎn)工作提供了強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支撐。近年來(lái)自然災(zāi)害引發(fā)的水災(zāi)較多，水文應(yīng)急監(jiān)測(cè)在搶險(xiǎn)救災(zāi)中的作用越發(fā)凸顯，正常的水文工作難以勝任特殊的應(yīng)急監(jiān)測(cè)工作，今后要繼續(xù)強(qiáng)化水文應(yīng)急監(jiān)測(cè)人才隊(duì)伍建設(shè)，加強(qiáng)水文應(yīng)急監(jiān)測(cè)人員培訓(xùn)，積極開(kāi)展應(yīng)急監(jiān)測(cè)演練，切實(shí)提高應(yīng)急監(jiān)測(cè)實(shí)戰(zhàn)能力，為區(qū)域內(nèi)突發(fā)水事件的應(yīng)急處置提供技術(shù)支撐。

（3）配備大容量水文應(yīng)急監(jiān)測(cè)用車(chē)，有效應(yīng)對(duì)各種應(yīng)急監(jiān)測(cè)情況。在本次水文應(yīng)急監(jiān)測(cè)中面對(duì)應(yīng)急監(jiān)測(cè)各種復(fù)雜環(huán)境，若能配備大容量水文應(yīng)急監(jiān)測(cè)用車(chē)便可攜帶更多應(yīng)急監(jiān)測(cè)設(shè)備，能更好地為應(yīng)急監(jiān)測(cè)服務(wù)。應(yīng)急監(jiān)測(cè)環(huán)境多為野外作業(yè)，大容量水文應(yīng)急監(jiān)測(cè)用車(chē)有穩(wěn)定持續(xù)的電力供應(yīng)，能夠確保水文監(jiān)測(cè)設(shè)備的正常運(yùn)行。通過(guò)綜合考量應(yīng)急監(jiān)測(cè)各種情況，大容量水文應(yīng)急監(jiān)測(cè)用車(chē)能夠滿(mǎn)足各種應(yīng)急監(jiān)測(cè)需求，提高監(jiān)測(cè)效率和準(zhǔn)確性■