攔河閘建設(shè)對水文測驗的影響程度分析

關(guān)振偉

(遼寧省河庫管理服務(wù)中心(遼寧省水文局)，沈陽 110003)

0 引 言

為了改善流域環(huán)境，還群眾“青山綠樹”，保證太子河沿岸人民生活質(zhì)量、保障當(dāng)?shù)厣鐣?、?jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，在滿足《遼陽市城市防洪規(guī)劃報告》要求下，結(jié)合《遼陽市太子河生態(tài)治理規(guī)劃》，計劃最大程度的開發(fā)利用太子河安平鄉(xiāng)段河道自然資源，建設(shè)太子湖攔河閘項目，攔河閘的建設(shè)將會產(chǎn)生一定的阻水和壅水作用，使得上下游一定范圍內(nèi)河道的水位、流量等天然特性發(fā)生改變，將會對上游葠窩水庫(壩下)站水文測驗數(shù)據(jù)產(chǎn)生一定影響[1]。

水文測驗工作是水利工程建設(shè)的基礎(chǔ)，對抗旱防洪以及水資源分配管理影響重大[2]。因此，文章將以工程建設(shè)期、正常蓄水期和洪水期3個工況分析攔河閘建設(shè)對水文測驗的影響程度，以期為攔河閘建設(shè)提供科學(xué)的依據(jù)。

1 攔河閘及水文測站基本情況

太子河系渾河支流，遼寧省主要河流之一。發(fā)源于新賓縣平頂山鎮(zhèn)大紅石砬子，流經(jīng)本溪縣、本溪市區(qū)、遼陽市區(qū)、燈塔市、遼陽縣、海城市等市縣，在海城市西四鎮(zhèn)八家子村入渾河。河長363km，流域面積13493km2。

葠窩水庫(壩下)站位于遼寧省遼陽市弓長嶺區(qū)安平鄉(xiāng)南沙土坎村，E123°29′，N41°14′，基本水尺斷面位于太子河葠窩水庫壩下1700m處。太子湖攔河閘位于葠窩水庫壩下2758m處，距上游基本水尺斷面1058m。攔河閘正常擋水位56.71m，蓄水量為21.16萬m3，設(shè)計洪水位60.33m，校核洪水位61.88m，總庫容370.85萬m3，閘門鉛錘高1.5m，總長204.9m，共34扇，每扇寬度6.0m，由水力自控翻板閘門與液壓控制翻板閘門組成。

2 水文水利分析計算

文章中設(shè)計洪峰流量及施工期洪水采用《葠窩水庫除險加固初步設(shè)計》中成果，攔河閘過流能力計算采用《水力自控翻板閘門技術(shù)規(guī)范》附錄A計算公式。

2.1 建設(shè)期

攔河閘閘底板工程施工采用分期圍堰導(dǎo)流方案，設(shè)計防洪標(biāo)準(zhǔn)5a一遇，最大非汛期流量252m3/s。施工期導(dǎo)流明渠水位壅高0.73m，建設(shè)期5a一遇水位為57.26m，壅水影響范圍800m。

2.2 正常蓄水期

攔河閘所在位置設(shè)計河底高程54.91m，閘底板高程55.21m，正常蓄水位56.71m，最大蓄水位57.01m。根據(jù)攔河閘調(diào)度運(yùn)行方案，當(dāng)上游來水量超過104m3/s時，自控翻板閘和液壓翻板閘全部開啟進(jìn)行泄洪。根據(jù)攔河閘泄流情況，分3種情況對正常蓄水期水力計算進(jìn)行分析，具體如下：

1)上游來水7m3/s，攔河閘上游水位56.75m；

2)上游來水56m3/s，攔河閘上游水位57.01m；

3)上游來水104m3/s，攔河閘上游水位57.01m；

受攔河閘蓄水影響，工程建設(shè)后會引起上游河段水位壅高，其中水文測驗斷面水位壅高值為0.78-0.18m，正常蓄水條件下，蓄水淹沒河道長度1378m。

2.3 洪水期

經(jīng)計算攔河閘建成后，10a一遇和50a一遇設(shè)計洪水條件下，閘上游斷面水位分別為60.33m和61.88m，水位壅高值均為0.17m。50a一遇攔河閘壅水影響長度為700m，10a一遇攔河閘壅水影響長度為500m。

3 攔河閘建設(shè)對葠窩水庫(壩下)站水文測驗的影響程度分析

3.1 對水文測驗實施的影響

葠窩水庫(壩下)站現(xiàn)狀測驗斷面設(shè)立有纜索、水尺等。攔河閘距上游基本水尺斷面1058m，工程建設(shè)未破壞現(xiàn)有測驗設(shè)施、未擾動測驗斷面河道現(xiàn)狀。

3.2 對水文測驗數(shù)據(jù)的影響

葠窩水庫(壩下)站主要觀測數(shù)據(jù)有：水位、大斷面、流量及降雨等，其中，降雨數(shù)據(jù)主要有雨量站獲取，工程建設(shè)對降雨數(shù)據(jù)無影響。

1)對水位觀測數(shù)據(jù)的影響：

攔河閘建設(shè)對水位觀測數(shù)據(jù)的影響主要為正常蓄水時的回水影響和閘門啟閉過程中所產(chǎn)生的變動回水影響。正常蓄水期間，受回水影響水文監(jiān)測斷面水位觀測值偏大，觀測斷面水位由55.93m-57.15m變化為56.71m-57.33m；洪水期，工程建設(shè)對水文站無回水影響。

2)對大斷面數(shù)據(jù)的影響：

攔河閘工程距上游基本水尺斷面1058m，葠窩水庫(壩下)站每年汛前5月份左右，汛后9月份左右進(jìn)行大斷面數(shù)據(jù)測驗；攔河閘的運(yùn)行時間為每年6月-10月，工程建設(shè)對汛前大斷面測驗無影響；汛后9月份和10月份，攔河閘仍處于運(yùn)行期，對大斷面數(shù)據(jù)測量有一定影響。

3)對流量數(shù)據(jù)的影響：

葠窩水庫(壩下)站目前采用堰閘流量率定曲線法和電功率法和等進(jìn)行推求。

攔河閘建成后，正常蓄水期間會對水文測驗斷面產(chǎn)生壅水影響，抬高斷面水位，減小斷面流速，且受變動回水影響，水文測驗斷面位置水流方向不穩(wěn)定。但工程建設(shè)不影響葠窩水庫正常運(yùn)行，對水電站發(fā)電、大壩及溢流堰水工建筑物的運(yùn)行工況無影響，目前采用電功率法和堰閘流量率定曲線法等方式推求流量，工程建設(shè)對流量數(shù)據(jù)獲取無影響。

3.3 對水文資料一致性的影響

攔河閘工程為景觀蓄水工程，蓄水運(yùn)行期為6月至10月；攔河閘采用水力自控翻板閘門與液壓控制翻板閘門組合形式；汛期來大洪水期間，閘門全部敞開泄洪，對洪水無調(diào)蓄作用。工程建成后，不會因工程修建人為增加或減少流域的徑流量，未破壞水文資料一致性。

3.4 對水位流量關(guān)系的影響

攔河閘對上游測驗斷面的影響主要體現(xiàn)在正常蓄水期和閘壩啟閉過程。根據(jù)分析工程建設(shè)對測驗斷面水位流量關(guān)系的影響為低水位流量區(qū)段，即河道來流量<104m3/s時，攔河閘蓄水會減緩低水位流量區(qū)段的水位變化速率，觀測斷面水位由55.93-57.15m變化為56.71-57.33m；且流量越小影響越大，最大影響深度為0.78m。

4 結(jié)論及對策

攔河閘工程距上游水文測驗斷面1058m，受正常蓄水期攔河閘回水影響，工程建設(shè)一定程度上會改變測流環(huán)境，影響觀測數(shù)據(jù)的連續(xù)性，且對觀測斷面低流量段(0-104m3/s)的水位-流量關(guān)系有一定影響。

結(jié)合已有的文章相關(guān)分析，相關(guān)工程建設(shè)對上下游水文站水文測驗的影響主要體現(xiàn)在中低流量段。為保證水文站流量觀測及流量整編的順利進(jìn)行，建議調(diào)節(jié)攔河閘運(yùn)行調(diào)度方式，改進(jìn)流量測驗方法，以消除攔河閘建設(shè)對中低流量段時水流流速、流態(tài)及水位的改變而引起的流量測量問題[3]。