淮河潤河集站行洪能力演變分析

張人解

防汛與抗旱

淮河潤河集站行洪能力演變分析

張人解

一、潤河集站洪水斷面的變遷

潤河集站于1951年5月設立，為二等水文站，位于潁上縣潤河集鎮(zhèn)，1955年后站址移至下游約3.5km的霍丘縣李郢村鸚歌窩。1991年大水后淮河中游進行了大規(guī)模的河道整治，城西湖大堤退建使?jié)櫤蛹僚R淮崗段河道發(fā)生了很大的變化。1998年1月，該站遷至下游2.3km處的陳郢子。隨著潤河集站洪水斷面的變遷，該站的行洪能力也在發(fā)生著演變。

2007年潤河集（陳郢）站水位在24.50m時，過水面積比1991年前增加23.8%，比2003年前增加9.3%；保證水位27.10m時，過水面積比1991年前增加19.5%，比2003年前增加8.6%?；春訚櫤蛹敬髷嗝鎴D見圖1。

二、潤河集站行洪能力分析

河道的行洪能力是指在穩(wěn)定、漸變流情況下，某個水位時河道所通過的流量，或者說在通過一定流量時河道所達到的水位。河道的行洪能力是由河道的特性決定的。但在天然條件下，河道洪水不可能是穩(wěn)定流，受洪水波附加比降的影響，水位與流量往往不是單一關(guān)系而是呈繩套關(guān)系。河道比降愈小，洪水波附加比降的影響愈明顯。另外，與工程運用情況及河道的沖淤變化等因素也有關(guān)。王家壩至潤河集區(qū)間的行蓄洪區(qū)有濛洼、城西湖蓄洪區(qū)和南潤段行洪區(qū)，潤河集下游有邱家湖、姜家湖、唐垛湖行洪區(qū)、臨淮崗控制工程和城東湖蓄洪區(qū)。由于受洪水特性及工程不同運用影響，所出現(xiàn)的洪峰流量與相應水位關(guān)系比較零亂、復雜。

1.分析方法

為消除因單場洪水分析帶來的誤差，本次分析采用代表年1991年、2003年、2005年、2007年主要洪水場次的洪水資料，綜合分析1991年以前、2003年以前（1991～2003年）、2007年至今潤河集站的洪水行洪能力。水位采用潤河集（陳郢）站水位，潤河集（陳郢）站水位等于潤河集（鸚歌窩）水位減0.10m。為提高分析精度，將洪水的漲水段和落水段分開統(tǒng)計分析，分別點繪漲水段、落水段水位流量關(guān)系圖，經(jīng)綜合后的各代表年水位流量漲水段、落水段關(guān)系見圖2、圖3。

2.2007年與1991年對比分析

2007年較1991年相比，2007年的水位流量關(guān)系明顯向右偏移，相同水位下的流量大大增加。

圖1 淮河潤河集站大斷面圖

圖2 潤河集站漲水段河道行洪能力演變圖

圖3 潤河集站落水段河道行洪能力演變

經(jīng)統(tǒng)計分析，2007年漲水段水位在22.50～24.50m之間，流量增加約800m3/s，在相同流量情況下水位降低1.00～1.40m；水位在24.50m以上流量增加700～1000m3/s，在相同流量情況下，水位降低0.40～0.80m。退水段水位在22.50～24.50m之間，流量增加200～400m3/s，水位降低約0.20～0.60m；水位在24.50以上流量約增加100～500m3/s，水位降低約0.10m。

表1 潤河集站2007年與2003年水位、流量變化對比統(tǒng)計表

表2 潤河集～臨淮崗河段落差分析成果表

由此可見，2007年與1991年相比，水位在22.50～24.50m之間，流量平均增加約為500～600m3/s，水位降低約0.60～0.90m；水位在24.50m以上流量增加500～700m3/s，在相同流量情況下，水位降低約0.30～0.50 m。成果表見表1。

3.2007年與2003年對比分析

與2003年相比，2007年的水位流量關(guān)系在22.50～24.50m之間明顯向右偏移，相同水位下的流量明顯增加，但在24.50m以上高水段卻明顯向左偏移，相同水位下的流量明顯減小。

由統(tǒng)計分析知，2007年水位在22.50～24.50m之間，漲水段和落水斷河道流量增加約300 m3/s，在相同流量情況下，水位降低約0.20～0.50m；水位在26.60m以上，漲水段流量卻減少300～900m3/s，在相同流量情況下，水位增高0.10～0.30m，退水段流量減少100～600m3/s，在相同流量情況下，水位增高約0.10m。

由此可見，2007年與2003年相比，水位在22.50～24.50m之間，流量平均增加約為200～300m3/s，在相同流量情況下，水位降低約0.20～0.40m；水位在24.50～26.00m，水位流量變化不明顯；水位在26.00m以上流量減少200～800m3/s，在相同流量情況下，水位增高0.10～0.25m。成果表見表1。

三、臨淮崗洪水控制工程影響分析

利用臨淮崗洪水控制工程建設前后不同的洪水斷面，在姜唐湖行蓄洪閘全關(guān)、開高1.0m、全開三種情況下，分析不同水位級下臨淮崗控制工程對上游洪水位的影響。

臨淮崗洪水工程建成前,臨淮崗站老河道位于49孔淺孔閘北約2.5km處，臨淮崗站低水斷面為老河道，高水斷面為老河道+49孔閘（淺）。臨淮崗洪水工程建成后，老河道被截流，低水斷面為12孔閘（深），高水斷面為12孔閘（深）+49孔閘（淺）。由于臨淮崗老河道斷面無實測資料，臨淮崗老河道斷面與新河口行洪斷面相似，故本次分析，臨淮崗老河道過水斷面借用新河口行洪斷面。臨淮崗洪水控制工程建設前河道分布見圖4。

1.水位級的確定

臨淮崗站測洪斷面位于臨淮崗閘下約500m處，“070711洪水”采用ADCP共實測了69次流量，其中淺孔閘流量34次，深孔閘流量35次。依據(jù)流量實測值，先分析出不同的閘上水位對應的淺孔閘、深孔閘的過水流量，再綜合確定閘上不同水位級對應的總過水流量。

圖4 臨淮崗洪水控制工程建設前河道分布圖

圖5 潤河集水位～河段落差相關(guān)圖

表3 潤河集站典型年份計算流量變化對比統(tǒng)計表

2.壅水分析計算

臨淮崗洪水控制工程建成后由于現(xiàn)狀的過水面積比原來的過水面積減小了很多，壓縮了水流，使得控制工程上游的水位壅高。根據(jù)《橋渡水文》中有關(guān)壅水分析計算方法，閘前最大壅水高度采用下式計算：

式中：η—系數(shù),根據(jù)河灘及河堤阻水計算，本次分析取0.10；

臨淮崗洪水控制工程閘前壅水高度計算結(jié)果為：在姜唐湖不開閘行蓄洪的條件下，臨淮崗洪水控制工程閘上水位在24.00m時，閘前雍水高度約為0.05m，閘上水位在26.00m時，閘前雍水高度約為0.10m，閘上水位在27.00m時，閘前雍水高度約為0.15m，閘上水位在27.50m時，閘前雍水高度約為0.25m；姜唐湖進洪閘開高1.0m的條件下，閘上水位在23.00～24.50m時，閘前雍水高度約為0.03～0.05m，閘上水位在24.50m以上時，閘前雍水高度約為0.10～0.20 m；姜唐湖進洪閘全開的條件下，閘上水位在24.50m以下時，閘前雍水高度小于0.02m，閘上水位在25.50m以上時，閘前雍水高度約為0.05～0.10m。

四、洪水落差分析

1.落差計算

臨淮崗洪水控制工程位于安徽省霍邱與潁上兩縣交界處，距上游潤河集站約30km，距下游正陽關(guān)25km。潤河集～臨淮崗河段有多處行蓄洪區(qū)，潤河集～臨淮崗洪水落差受區(qū)間的行蓄洪區(qū)的啟用影響較大，本次分析仍采用代表年份1991年、2003年和2007年的洪水資料進行綜合分析。潤河集水位～河段落差相關(guān)圖見圖5。經(jīng)過統(tǒng)計分析，2007年與 1991年相比，水位在22.50～24.50m之間，潤河集～臨淮崗河段落差降低0.10～0.25m；水位在24.50m以上，河段落差降低0.10～0.20m。2007年與 2003年相比，水位在 22.50～24.50m之間，潤河集～臨淮崗河段落差降低0.10～0.20m；水位在24.50m以上，河段落差增加0.15～0.30m。

潤河集～臨淮崗河段落差的變化規(guī)律和潤河集水位變化規(guī)律基本響應，成果見表2。

2.流量分析

采用潤河集（陳郢）、臨淮崗站現(xiàn)狀斷面，潤河集（陳郢）站單值化分析成果，近似推算1991年、2003年和2007年各個水位級下的過水流量，進而分析潤河集（陳郢）站行洪流量的變化情況。

潤河集（陳郢）站單值化分析計算公式為：

Q=2.3308×Z0.43×e0.2974H

式中：Q—潤河集（陳郢）站流量；

Z—潤河集（陳郢）站至臨淮崗站的洪水落差；

H—潤河集（陳郢）站的水位。

經(jīng)過統(tǒng)計分析，2007年與1991年相比，水位在22.50～24.50m之間，流量平均增加約為200～400m3/s；水位在25.00m以上流量增加300～900m3/s。

2007年與2003年相比，水位在22.50～24.50m之間，流量平均增加約為200～300m3/s；水位在25.00m以上，平均流量卻減少300～700m3/s。潤河集站典型年份計算流量變化對比統(tǒng)計表見表3。

分析的結(jié)果：代表年份計算流量的變化規(guī)律和第二節(jié)結(jié)論大體一致。

五、結(jié)論及原因

2007年與1991年相比，水位在22.50～24.50m之間，流量平均增加約為500～600m3/s，在相同的流量下水位降低約0.60～0.90m；水位在24.50m以上流量增加500～700m3/s，在相同流量情況下，水位降低約0.30～0.50m。

原因主要是1991年以后河道進行大規(guī)模的治理，潤河集站過水斷面大大增加，斷面的過洪能力增大。

2007年與2003年相比，水位在24.50m以下，流量平均增加約為200m3/s，在相同流量情況下，水位降低約0.1～0.3m；水位在 26.00m以上流量減少300～700 m3/s，在相同流量情況下，水位增高0.15～0.25m。

原因主要是2003年以后河道的進一步整治，低水情況下過水斷面進一步加大，低水位段受臨淮崗控制工程頂托影響較小，潤河集站行洪能力增加；高水時臨淮崗洪水控制工程阻水對潤河集站水位流量影響較大，潤河集站行洪能力降低

（作者單位：安徽省六安市水文水資源局響洪甸中心水文站 237334）