淮陰閘工程加固后淹沒式孔流定線推流過程淺析

許廣東

（江蘇省水文水資源勘測局宿遷分局 宿遷 223800）

姚建棟

（江蘇省淮沭新河管理處 淮安 223005）

1 工程概況

淮陰閘位于淮安市淮陰區(qū)楊莊鄉(xiāng)，是淮水北調(diào)、分淮入沂淮陰樞紐的主體工程，共30孔，單孔凈寬10m，閘總寬345.4m，閘底高程6m，設(shè)計流量3000m3/s，校核流量4000m3/s。工程設(shè)計標準為300年一遇，主要作用是防洪、灌溉、航運及供水等。

該閘建成后，遇1991年、2003年淮河大洪水，實施分淮入沂，最大分洪流量分別達1270m3/s、1440m3/s。1972～2008年，平均年排水量31.78×108m3，累計排水1330×108m3，其中灌溉供水740×108m3，防洪排澇效益得到較好發(fā)揮，灌溉供水效益顯著。

2004年4月淮陰閘實施第二次加固工程，其閘室底板經(jīng)加固后閘底高程變更為6.10m，同時更換了所有的弧形鋼閘門并增加了啟閉機房，閘室及中墩貼角進行了防碳化處理，原先的水力出流條件發(fā)生了改變。

2 堰閘站流量定線原理

淮陰閘作為一類水工建筑物，其定線推流過程擬采用堰閘流量站推流方法中較為常見的流量系數(shù)法。

淮陰閘節(jié)制閘在工程加固中更換了全新的閘門啟閉設(shè)備，由于其閘下水位淹沒閘孔，下泄流量受下游水位影響較大，故其堰閘站的出流形式常年表現(xiàn)為淹沒式孔流，可以采

上述公式中△Z本應為上游基本水尺斷面處水位與下游收縮斷面水位之差，但考慮到下游閘室水躍、波浪等影響，其下游收縮斷面處水位不易觀測，故在實際應用中仍采用下游水面平穩(wěn)處的水位來代替下游收縮斷面處的水位。因此，按此方法求得的流量系數(shù)M總體可能比真實值略大。

定線推流過程中，根據(jù)各種水力條件下的實測流量率定出相應的流量系數(shù)，從相關(guān)因素表（EM）中選擇合適的相關(guān)因素，并與率定出的流量系數(shù)點繪出淹沒式孔流條件下的關(guān)系曲線，如該曲線通過最終流量定線的三種檢驗，即可認為該曲線就是符合當前水力條件下的關(guān)系曲線；在今后的流量報汛中，可從該關(guān)系曲線上根據(jù)相關(guān)因素查得流量系數(shù)，并利用推流基本公式推求不同時刻的流量。

3 定線過程

應工程水文、流量報汛及整編推流的需要，在淮陰閘加固主體工程結(jié)束后，淮陰閘水文站根據(jù)水情調(diào)度，利用超聲波多普勒流量流速剖面儀ADCP對淮陰閘多種水情（不同閘門開高、不同閘門開寬以及不同的上下游水位級差）條件下的下泄流量進行了實測。

根據(jù)實測流量數(shù)據(jù)，在江蘇省水文測驗信息計算機管理系統(tǒng)相關(guān)因素編號（EM）表內(nèi)，選用3號相關(guān)因素e/hu、6號相關(guān)因素e×△Z以及8號相關(guān)因素e/△Z這三種堰閘站淹沒式孔流關(guān)系曲線常用的相關(guān)因素進行定線比較，并最終選擇其中上線吻合度最好的一種相關(guān)因素，作為定線成果參加最終的三種檢驗。

3.1 采用3號相關(guān)因素e/hu作為定線參考

采用ADCP實測流量測驗成果的24個測次的流量數(shù)據(jù)，從相對應的水位自記紙上查得所測流量的相應水位以

堰閘方法推流參考首先選用3號相關(guān)因素e/hu，即閘門開高e與閘上水頭hu之比。以流量系數(shù)M作為橫坐標，e/hu作為縱坐標，將測點測次點繪于圖（見圖1），從圖1可以看出，圖中24個測次的測點點線關(guān)系較為密集，其趨勢線線形為下部彎曲的曲線。從24個實測流量測點與擬定的關(guān)系曲線的吻合情況不難發(fā)現(xiàn)，除個別點偏離關(guān)系曲線較大之外，其余點線關(guān)系基本吻合。

3.2 選用6號相關(guān)因素e×△Z作為定線參考

推流參考如采用6號相關(guān)因素e×△Z，即閘門開高e與上下游水位差之積。按上所述，以流量系數(shù)M作為橫坐標，e×△Z作為縱坐標，將24個測次的實測數(shù)據(jù)測點點繪于圖（見圖2），從圖2可以看出，24個測次的測點點線關(guān)系上下分布，根據(jù)測點描繪形成的關(guān)系曲線，其趨勢線線形為直線，擬定出的此關(guān)系曲線與24個實測流量測點吻合度較為一般，有部分測點偏離曲線較為嚴重。

3.3 選用8號相關(guān)因素e/△Z作為定線參考

當推流參考采用第三種e/△Z作為相關(guān)因素時，以流量系數(shù)M作為橫坐標，e/△Z作為縱坐標，經(jīng)過實測數(shù)據(jù)計算出來的24個實測流量測點點繪于圖上，進行參考定線（見圖3）。

由圖3可以看出，根據(jù)測點擬定形成的關(guān)系曲線為堰閘站淹沒式孔流常見的下部彎曲的線形，其中24個流量測次的數(shù)據(jù)點還大致兼顧了高中低水，且測點平均分布于趨勢線的兩邊，形成的趨勢線正偏與負偏測點大致相等，其測點的上線吻合度良好。

4 成果檢驗及分析

對照上述形成的3種相關(guān)因素的點繪曲線，考慮到水位流量關(guān)系曲線中必須包含滿足高水、中水以及低水流量時的推流要求，經(jīng)過比較，最終決定采納8號相關(guān)因素e/△Z作為淮陰閘工程加固后淹沒式孔流條件下的水位流量關(guān)系曲線的相關(guān)因素，圖3中的趨勢線作為精度最高的水位流量關(guān)系曲線參加本次流量定線步驟的最后三種檢驗。

第一種符號檢驗：對水位流量關(guān)系曲線的符號檢驗而言，就是檢驗所定水位流量關(guān)系曲線兩側(cè)測點數(shù)目的分配是否均衡合理，借以判斷所定關(guān)系曲線是否正確。

在符號檢驗中，圖3中24個測次有11個測點正偏，13個測點負偏，確定K=13，并經(jīng)過計算滿足u＜u1-α/2的合理判定條件，判定此關(guān)系曲線合理，成功通過了符號檢驗。

第二種適線檢驗：適線檢驗是按水位遞升次序，通過檢驗實測點偏離曲線正負符號的排列情況，借以檢查定線有無明顯系統(tǒng)偏離。

在適線檢驗中，將下游基本水尺斷面處的水位按從低到高排列，通過實測點偏離曲線正負號的排列變動符號的情況，統(tǒng)計出其變換符號次數(shù)為8，經(jīng)過統(tǒng)計量計算，滿足u

第三種偏離數(shù)值檢驗：偏離數(shù)值檢驗室檢查測點偏離關(guān)系線的平均偏離值（即平均相對誤差）是否在合理范圍以內(nèi)，借以用數(shù)據(jù)論證關(guān)系曲線定得是否合理。

根據(jù)8號相關(guān)因素點繪出來的關(guān)系曲線通過了最后三種檢驗，即圖3中的趨勢線最終被采納為淮陰閘工程加固后淹沒式孔流出流條件下新的水位流量關(guān)系曲線。

5 結(jié)語

由于淮陰閘是分淮入沂、蘇北供水、連云港送清水控制口門以及區(qū)間和沿途的工、農(nóng)業(yè)用水的水源控制工程，無論工程運行管理、防汛抗旱水情測報、水資源監(jiān)測分析，或是水資源規(guī)劃及其他國民經(jīng)濟建設(shè)等，淮陰閘精確的流量資料都有著極為重要的作用，在區(qū)域防洪、供水中具有較為突出的代表性。

加固后的淮陰閘閘室底板以及閘室中墩發(fā)生了變化，導致原先的水位流量關(guān)系曲線推算出的流量已經(jīng)遠遠不能滿足報汛以及流量測驗推算的精度要求。在對淮陰閘新的淹沒式孔流出流條件下的關(guān)系曲線進行率定的過程中，合理利用了現(xiàn)代化的流量測驗儀器，極大地提高了流量測驗的精度和效率，大大縮短了流量測驗的時間，并最終通過計算、點繪以及分析、比較和檢驗，率定出了滿足精度要求的水位流量關(guān)系曲線，并通過了江蘇省水文水資源勘測局當年度地表水水文資料復審小組的復審。

由于流域工程水情調(diào)度的限制，此次新曲線的率定過程流量測次偏少，關(guān)系點陣的密集度還不夠完善，擬定出來的趨勢線的代表性還略有不足。在今后合適的水情調(diào)度以及工情條件下，適當?shù)难a充間校測的數(shù)據(jù)點，將淮陰閘淹沒式孔流出流條件下的水位流量關(guān)系曲線不斷加以完善，以期能夠更好的提高以后流量推算的精度，從而為全省防汛、抗旱、供水提供全面及時準確的水情信息服務，為國民經(jīng)濟的的各項規(guī)劃、建設(shè)和可持續(xù)健康發(fā)展提供科學的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)■