沂河攔河閘壩對中小洪水的影響分析

李 斯 屈 璞 杜慶順 王秀慶

沂河攔河閘壩對中小洪水的影響分析

李 斯 屈 璞 杜慶順 王秀慶

攔河閘壩作為最常見的水工建筑物，在防汛抗旱、蓄水發(fā)電、水產(chǎn)養(yǎng)殖、交通航運和城市景觀等方面起著重要的作用。同時，攔河閘壩的建設人為改變了河道的自然狀態(tài)，特別是改變了河道原有的匯流規(guī)律，極大地影響了洪水過程。在河道遭遇中小洪水時，這種影響更加突出，甚至可能起到?jīng)Q定性作用。

沂河上游屬山洪性河道，洪水具有陡漲陡落的特點，加之近年來陸續(xù)在干流及主要支流上興建了多座攔河閘壩，給水文預報、防汛調度帶來了一定困難。因此，研究沂河攔河閘壩對中小洪水的影響具有重要意義。

一、基本情況

1.流域概況

沂河發(fā)源于山東省沂蒙山脈魯山南麓，南流經(jīng)沂源、沂水、沂南、蘭山、河東、羅莊、蒼山、郯城、邳州、新沂等縣（市、區(qū)），在江蘇省新沂草橋鎮(zhèn)苗圩村入駱馬湖。較大支流有東汶河、蒙河、祊河、白馬河等，大部分由右岸匯入。沂河源頭至駱馬湖，河道全長333km，流域面積14795 km2。沂河在彭家道口向東辟有分沂入沭水道，分沂河洪水入沭河；在江風口辟有邳蒼分洪道，分沂河洪水入中運河。

臨沂水文站系沂河干流主要控制性水文站，位于臨沂經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)冠亞星城，集水面積10315km2，設立于1950年3月。設站以來，觀測到的最高水位為65.65m、最大流量為15400m3/s，均出現(xiàn)在1957年7月19日。

1957年特大洪水后，沂河上游先后建成了5座大型水庫（田莊、跋山、岸堤、許家崖、唐村）和22座中型水庫，在流域中下游和較大支流還興建了攔河閘壩等水利工程，對防汛抗旱工作起到了重要作用。

2.攔河閘壩概況

沂河臨沂站以上主要有16座攔河閘壩，其中沂河干流11座，祊河5座，除斜午攔河壩為漿砌石壩外，其他均為橡膠壩。另有袁家口子攔河閘、河灣攔河閘正在建設中。

沂河干流11座攔河閘壩設計蓄水總量13471.9萬m3，祊河5座攔河閘壩設計蓄水總量3651萬m3，合計17122.9 萬 m3。

攔河閘壩位置情況見圖1。

二、方法與資料

本文根據(jù)臨沂站實測徑流資料和主要攔河閘壩蓄水量資料，計算臨沂站逐日徑流量和攔河閘壩逐日蓄水變量，進而分析攔河閘壩調蓄作用對場次洪水洪量的影響。

臨沂站實測徑流資料來源于水文部門報汛數(shù)據(jù)，主要攔河閘壩蓄水量資料來源于流域機構匯總的各攔河閘壩管理部門上報數(shù)據(jù)。

三、攔河閘壩對中小洪水的影響分析

1.2017年7月降水情況

2017年7月，沂河臨沂站以上平均降水量281mm，單站以涑河馬莊水庫站585.5mm最大，降水主要集中在6日、14～15日、26～27日。

圖1 沂河臨沂站以上攔河閘壩位置示意圖

圖2 沂河臨沂站徑流過程線圖

7月6日，受副熱帶高壓西伸北抬和河套低槽東移影響，沂河中上游普降暴雨，部分地區(qū)大暴雨，沂河臨沂站以上平均降水量106mm，暴雨中心位于馬莊水庫；7月14～15日，黃淮地區(qū)有弱切變線生成，受低渦東移影響，沂河中上游降大到暴雨，局地大暴雨，沂河臨沂站以上平均降水量86mm，暴雨中心位于臨沂；7月26～27日，沂河中上游位于副熱帶高壓邊緣，午后至夜間降中等陣雨，沂河臨沂站以上平均降水量40mm，暴雨中心位于王家邵莊。

2.沂河臨沂站實測洪水過程

與降水過程相對應，2017年7月沂河臨沂站出現(xiàn)三次中小洪水過程。

7月6日18時12分，臨沂站流量從1m3/s（相應水位59.09m）起漲，6日21時出現(xiàn)洪峰流量245m3/s（相應水位59.30m），7日12時，流量降至20m3/s（相應水位 59.08m）。

7月14日18時30分，臨沂站流量從40m3/s（相應水位59.63m）起漲，16日14時30分出現(xiàn)洪峰流量994m3/s（相應水位58.98m），20日15時22分，流量降至22.2 m3/s（相應水位 58.03m）。

7月26日8時，臨沂站流量從75m3/s（相應水位 59.02m）起漲，30 日10時04分出現(xiàn)洪峰流量394m3/s（相應水位58.36m），8月1日8時，流量降至154m3/s（相應水位58.07m）。

3.攔河閘壩蓄水變量情況

7月6～10日，臨沂站以上攔河閘壩共攔蓄水量2058.25萬m3，下泄水量2470.15萬m3，實際相當于下泄水量411.9萬m3；7月14～20日，臨沂站以上攔河閘壩共攔蓄水量3557.65萬m3，下泄水量2504.65萬m3，實際相當于攔蓄水量 1053萬 m3；7月26～31日，臨沂站以上攔河閘壩共攔蓄水量751.5萬m3，下泄水量1348.5萬m3，實際相當于下泄水量597萬m3。

4.攔河閘壩對臨沂站洪水的影響

由圖2可以看出，攔河閘壩的調蓄作用直接改變了臨沂站洪水過程。

洪水來臨前及洪水過程前期，攔河閘壩下泄部分蓄水以騰出庫容迎接洪水，導致臨沂站實測洪量增大：7月6～7日臨沂站以上主要攔河閘壩實際下泄水量947.5萬m3，臨沂站實測洪量1717.8萬m3，如無攔河閘壩調蓄，臨沂站洪水總量為770.4萬m3，攔河閘壩下泄的洪量占臨沂站實測洪水總量的55.2%，臨沂站實測洪量為扣除攔河閘壩調蓄影響洪量的223.0%；7月13～16日臨沂站以上主要攔河閘壩實際下泄水量1410.9萬m3，臨沂站實測洪量11712.4萬m3，如無攔河閘壩調蓄，臨沂站洪水總量為10301.5萬m3，攔河閘壩下泄的洪量占臨沂站實測洪水總量的12.0%，臨沂站實測洪量為扣除攔河閘壩調蓄影響洪量的113.7%。

洪水過程后期及退水階段，攔河閘壩攔蓄部分洪水以供取用水所需，導致臨沂站實測洪量偏小：7月8～10日臨沂站以上主要攔河閘壩實際攔蓄水量 535.5萬 m3，臨沂站實測洪量3136.6萬m3，如無攔河閘壩調蓄，臨沂站洪水總量為3672.1萬m3，攔河閘壩攔蓄的洪量占臨沂站實測洪水總量的17.1%，臨沂站實測洪量為扣除攔河閘壩調蓄影響洪量的85.4%；7月18～21日臨沂站以上主要攔河閘壩實際攔蓄水量2103.6萬m3，臨沂站實測洪量4484.6萬m3，如無攔河閘壩調蓄，臨沂站洪水總量為6588.2萬m3，攔河閘壩攔蓄的洪量占臨沂站實測洪水總量的46.9%，臨沂站實測洪量為扣除攔河閘壩調蓄影響洪量的68.1%。

四、結語與討論

1.結語

（1）中小洪水情況下，臨沂站以上攔河閘壩的調蓄作用對洪水過程具有一定影響。洪水來臨前及洪水過程前期，攔河閘壩下泄部分以往的蓄水造成洪量偏大。洪水過程后期及退水階段，上游來水被攔蓄導致實際洪量偏小。

（2）攔河閘壩對洪水的影響不確定性較大。臨沂站以上攔河閘壩分屬不同單位管理，如沂水橡膠壩、芭山橡膠壩屬跋山水庫管理處管理，斜午攔河壩屬斜午灌區(qū)管理所管理，葛溝攔河壩屬葛溝灌區(qū)管理處管理，臨沂城區(qū)段柳杭橡膠壩、桃園橡膠壩、小埠東橡膠壩屬臨沂市園林局管理。攔河閘壩管理部門跨行政區(qū)、跨行業(yè)，各攔河閘度運用所服務的對象與目標不盡相同，攔河閘壩缺乏統(tǒng)一調度。遭遇中小洪水時，部分攔河閘壩蓄水，部分攔河閘壩下泄，導致攔河閘壩對洪水影響的不確定性大大增加。

2.討論

攔河閘壩對河道連續(xù)性造成了較大影響，改變了河流水文要素，使流域水循環(huán)過程更加復雜，流域水文系統(tǒng)的輸入信息及系統(tǒng)結構發(fā)生了顯著變化，對流域洪水形成與轉化過程產(chǎn)生了深刻影響，使基于歷史實測資料推求的洪水預報方案產(chǎn)生了系統(tǒng)誤差，增加了洪水預報難度。解決這一問題的關鍵在于水情信息的及時性。目前沂河各攔河閘壩尚未建立正常的報汛制度，水文部門在進行洪水預報作業(yè)時往往不能及時掌握攔河閘壩的控制運用情況。建議在各攔河閘壩建立水文自動測報系統(tǒng)，便于水文部門及時掌握攔河閘壩運用情況，提高實時預報的準確性

（作者單位：沂沭泗水利管理局水文局 221018）