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      六垛南閘(閘上)防汛特征水位復(fù)核分析

      2021-04-12 02:25:38劉融融劉田田
      陜西水利 2021年1期
      關(guān)鍵詞:警戒水位行洪堤防

      劉融融,李 昂,單 帥,劉田田

      (1.江蘇省水文水資源勘測(cè)局鹽城分局,江蘇 鹽城 224501;2.江蘇省水文水資源勘測(cè)局徐州分局,江蘇 徐州 221000)

      1 概述

      隨著淮河流域、區(qū)域防洪除澇工程的規(guī)劃和實(shí)施,大批水利骨干工程相繼建成投運(yùn),目前流域和區(qū)域工情已發(fā)生了較大的變化,區(qū)域主要河道防洪和輸供水能力不斷提高;另一方面,由于多年來(lái)未結(jié)合工情、水情變化對(duì)防汛特征水位進(jìn)行核定、設(shè)立;因地面沉降因素影響,部分站點(diǎn)水位數(shù)據(jù)已失真,現(xiàn)有防汛特征水位已不能客觀反映工程實(shí)際防洪能力和防汛形勢(shì)。蘇北灌溉總渠是淮河洪澤湖以下排洪入海通道之一,又是引進(jìn)洪澤湖水源發(fā)展廢黃河以南地區(qū)灌溉的引水渠道,橫貫淮安、鹽城兩市,渠道全長(zhǎng)168 km,兼有排澇、引水、航運(yùn)、發(fā)電、泄洪等多項(xiàng)功能。蘇北灌溉總渠防汛問(wèn)題備受社會(huì)公眾及媒體的關(guān)注。因此,對(duì)河湖防汛抗旱特征水位重新進(jìn)行系統(tǒng)核定,以提高防汛決策依據(jù)的科學(xué)性,十分必要。

      2 基本情況

      2.1 水系概況

      鹽城市境內(nèi)河流眾多,水網(wǎng)密布,河渠縱橫,四通八達(dá)。通榆河、串場(chǎng)河、灌河、廢黃河、淮河入海水道、蘇北灌溉總渠、射陽(yáng)河、黃沙港、新洋港、斗龍港等“兩縱九橫”骨干河道貫穿全境。根據(jù)流域水系劃分,廢黃河以北屬沂沭泗水系,廢黃河及其以南屬淮河水系。目前已形成了以區(qū)域骨干河道為支撐的沂南地區(qū)、廢黃河地區(qū)、渠北地區(qū)、里下河腹部及射陽(yáng)河沿岸地區(qū)、沿海墾區(qū)等五大區(qū)域。按區(qū)域水系布局又劃分為沂南地區(qū)、廢黃河地區(qū)、翻身河地區(qū)、淤黃河地區(qū)、渠北地區(qū)、里下河腹部及射陽(yáng)河沿岸地區(qū)、夸套地區(qū)、運(yùn)棉河地區(qū)、利民河地區(qū)、西潮河地區(qū)、大豐斗南墾區(qū)和東臺(tái)堤?hào)|墾區(qū)等12個(gè)獨(dú)立的區(qū)域。

      2.2 河道堤防

      2.2.1 河道堤防工程

      淮河入海水道與蘇北灌溉總渠形成兩河三堤布局,蘇北灌溉總渠北堤為入海水道的南堤,現(xiàn)狀按洪澤湖100 a一遇設(shè)防標(biāo)準(zhǔn),二期工程將加高培厚,為1級(jí)堤防;南堤現(xiàn)狀為328省道,保護(hù)里下河地區(qū)1835萬(wàn)畝耕地,為1級(jí)堤防。

      2.2.2 河道歷史行洪概況

      1952年規(guī)劃為排洪700 m3/s,1960年后提高至800 m3/s,六垛閘上相應(yīng)的設(shè)計(jì)行洪水位為4.5 m。1957年腰閘建成以來(lái),總渠總共大流量行洪(400 m3/s以上)32次,日均超過(guò)700 m3/s流量行洪的有8次(1960年1 d、1961年1 d、1962年13 d、1969年12 d、1970年6 d、1971年2 d、1991年1 d、2003年26 d),最大日均流量為787 m3/s(61年9月13日),六垛閘上最高水位4.67 m(56年10月29日)。最大流量與最高水位并不同步。1961年9月13日所出現(xiàn)的日均最大流量787 m3/s,六垛閘上水位僅為4.0 m。

      3 防汛特征水位分析

      3.1 水位分析研究

      3.1.1 測(cè)站基本情況

      六垛南閘水文站是省級(jí)重點(diǎn)水文站,設(shè)立于1953年6月,設(shè)有直立式水尺、自記水位計(jì)、遙測(cè)水位計(jì)等人工、自記、遙測(cè)觀測(cè)記錄設(shè)備,閘上采用ADCP測(cè)流。六垛南閘(閘上)實(shí)測(cè)最高水位4.67 m,發(fā)生在1956年10月29日;實(shí)測(cè)最低水位0.04 m,發(fā)生在1957年11月24日;最大流量898 m3/s,發(fā)生在1960年7月11日。

      3.1.2 水文資料

      六垛南閘(閘上)站為國(guó)家基本站,水位資料的測(cè)驗(yàn)和整編滿足各時(shí)期相關(guān)規(guī)范要求,歷年水位資料均經(jīng)過(guò)初算,一校、二校,分局審查,省局復(fù)審,流域匯編,全國(guó)終審,資料成果可靠,質(zhì)量較高,滿足本次防汛抗旱特征水位核定要求。六垛南閘(閘上)站全資料系列為1953年6月~2018年(1968年11月1日~1969年3月2日,上游打壩,對(duì)閘上下游護(hù)坦等十幾個(gè)項(xiàng)目維修加固,水位停測(cè))。期間上游1957年5月阜寧腰閘建成,1995年12月總渠立交建成,對(duì)六垛南閘(閘上)站運(yùn)行水位產(chǎn)生一定影響。故該站特征水位核定年最高水位頻率分析分三個(gè)資料系列進(jìn)行分析:1954年~2018年、1958年~2018年和1996年~2018年。

      3.1.3 年最高水位頻率分析

      水位頻率分析方法:樣本為年極值取樣,經(jīng)驗(yàn)頻率按期望公式P=m/n+1,統(tǒng)計(jì)參數(shù)計(jì)算采用矩法,線型為P-Ⅲ型,通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行目估適線。

      選用六垛南閘(閘上)站1954年~2018年、1958年~2018年、1996年~2018年三個(gè)系列年最高水位資料系列進(jìn)行P-Ⅲ型頻率分析。其頻率分析成果見(jiàn)圖1~圖3和表1。

      圖1 1954年~2018年六垛南閘(閘上)站年最高水位頻率曲線

      圖2 1958年~2018年六垛南閘(閘上)站年最高水位頻率曲線

      圖3 1996年~2018年六垛南閘(閘上)站年最高水位頻率曲線

      表1 六垛南閘(閘上)站年最高水位頻率分析成果表 單位:m

      比較六垛南閘(閘上)站1954年~2018年、1996年~2018年兩個(gè)系列頻率分析成果:六垛南閘(閘上)站100 a一遇水位分別為4.69 m、3.98 m,50 a一遇水位分別為4.57 m、3.91 m,20 a一遇水位分別為4.39 m、3.81 m,10 a一遇水位分別為4.24 m、3.72 m,2 a一遇水位分別為3.72 m、3.41 m。同頻率水位短系列明顯低于全系列,反映現(xiàn)狀工情下總渠調(diào)度行洪流量減小。

      六垛南閘(閘上)站實(shí)測(cè)最高水位4.67 m,出現(xiàn)于1956年10月29日,以1958年~2018年系列分析相當(dāng)于769 a一遇(頻率0.13%)。現(xiàn)狀警戒水位3.50 m,不同資料系列分析的重現(xiàn)期1.3 a~2.9 a。保證水位4.50 m,1958年~2018年系列分析的重現(xiàn)期為167 a一遇(P=0.60%),短系列亦超萬(wàn)年一遇,故,從工程實(shí)際運(yùn)行來(lái)看,六垛南閘(閘上)站現(xiàn)狀保證水位偏高。

      六垛南閘(閘上)站部分分級(jí)水位頻率、重現(xiàn)期見(jiàn)表2。

      表2 六垛南閘(閘上)站部分分級(jí)水位頻率、重現(xiàn)期一覽表

      3.1.4 警戒水位確定

      六垛南閘(閘上)站現(xiàn)狀警戒水位3.50 m,長(zhǎng)、短系列年最高水位重現(xiàn)期1.3 a~2.9 a。近期短系列頻率水位均比長(zhǎng)系列同頻率水位低,相同水位相應(yīng)重現(xiàn)期短系列比全系列長(zhǎng),表明隨著時(shí)間的推移,總渠調(diào)度行洪流量呈減小趨勢(shì)。

      總渠經(jīng)長(zhǎng)期運(yùn)行后,險(xiǎn)工患段增多,行洪安全性下降,調(diào)度行洪流量減小,加之地面沉降,原警戒水位已不適應(yīng)現(xiàn)狀工情、水情,應(yīng)予以調(diào)整。結(jié)合總渠河段的現(xiàn)狀灘地高程調(diào)查成果、警戒水位重現(xiàn)期以及預(yù)警天數(shù)等分析綜合確定,擬對(duì)六垛南閘(閘上)站警戒水位下調(diào)0.10 m,即六垛南閘(閘上)站核定警戒水位為3.40 m。

      3.2 保證水位

      3.2.1 保證水位取值標(biāo)準(zhǔn)

      保證水位是指保證堤防及其附屬工程安全擋水的上限水位。堤防的高度、寬度、坡度及堤身、堤基質(zhì)量已達(dá)到規(guī)劃設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的河段,其設(shè)計(jì)洪水位即為保證水位。堤防工程尚未達(dá)到規(guī)劃設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的河段,可按安全防御相應(yīng)的洪水位確定;如堤防工程防洪能力能夠防御超規(guī)劃設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的歷史最高洪水位,保證水位可按歷史最高洪水位確定。

      3.2.2 保證水位分析

      六垛南閘(閘上)站現(xiàn)狀保證水位4.50 m,長(zhǎng)、短系列年最高水位重期分別為167 a、超萬(wàn)年。

      根據(jù)六垛南閘(閘上)站年最高水位頻率分析成果,全資料系列P=1%(100 a一遇)年最高水位為4.44 m,現(xiàn)狀工情短資料系列P=1%年最高水位分別為3.98 m,短系列比全系列分別低0.46 m;現(xiàn)狀工情短系列現(xiàn)狀保證水位重現(xiàn)期超萬(wàn)年。反映現(xiàn)狀工情工程行洪安全性下降,現(xiàn)狀保證水位應(yīng)適當(dāng)下調(diào)。根據(jù)保證水位取值標(biāo)準(zhǔn),堤防工程尚未達(dá)到規(guī)劃設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的河段,可按安全防御相應(yīng)的洪水位確定。綜合核定六垛南閘(閘上)站現(xiàn)狀保證水位下調(diào)0.50 m,核定水位為4.00 m。由于該站水位受工程運(yùn)行調(diào)度影響顯著,根據(jù)長(zhǎng)、短水位資料系列采用P-Ⅲ型曲線分析得的重現(xiàn)期并不能真實(shí)反映工程的防洪能力。

      4 結(jié)論

      結(jié)合總渠河段的現(xiàn)狀灘地高程調(diào)查成果、警戒水位重現(xiàn)期以及預(yù)警天數(shù)等分析綜合確定,六垛南閘(閘上)站警戒水位下調(diào)0.10 m,核定警戒水位為3.40 m;現(xiàn)狀保證水位下調(diào)0.50 m,核定水位為4.00 m。目前總渠水情調(diào)度仍以未作地面沉降改正的水位來(lái)調(diào)度,上下游倒比降明顯,建議對(duì)總渠整編、報(bào)汛水位作地面沉降改正,以改正后的水位作為工程調(diào)度依據(jù)。

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