徐正飛 王 君 李德利

（連云港市水利局 連云港 222006 淮委嶂山閘管理局 宿遷 223809本溪市水利工程質(zhì)量與安全監(jiān)督站 本溪 117020）

臨洪東泵站上下游河道沖淤相關(guān)數(shù)據(jù)淺析

徐正飛 王 君 李德利

（連云港市水利局 連云港 222006 淮委嶂山閘管理局 宿遷 223809本溪市水利工程質(zhì)量與安全監(jiān)督站 本溪 117020）

大型泵站的上下游河道沖淤分析，是泵站工程運(yùn)行管理中十分重要的工作，是工程能否安全運(yùn)行、發(fā)揮工程效益的重要指標(biāo)。本文結(jié)合江蘇省連云港市臨洪東泵站工程實(shí)際情況，主要研究了利用G P S-R T K和測(cè)深儀聯(lián)合使用采集數(shù)據(jù)進(jìn)行河道沖淤分析，為泵站管理提供科學(xué)依據(jù)。

臨洪東泵站 河道沖淤 數(shù)據(jù)分析

1 引言

通過RTK技術(shù)和測(cè)深儀的聯(lián)合使用，完成泵站上下游河道斷面數(shù)據(jù)采集，繪制斷面現(xiàn)狀成圖，通過斷面法計(jì)算河道沖淤，對(duì)東站上下游河道沖淤分析，為泵站工程管理及上下游河道清淤規(guī)劃設(shè)計(jì)提供科學(xué)數(shù)據(jù)支撐。該技術(shù)精確定位河道面位置，通過數(shù)字高程模型是地形曲面的數(shù)字化表達(dá)。利用JCORS網(wǎng)采集河道相關(guān)坐標(biāo)、高程數(shù)據(jù)，利用相關(guān)軟件將原始的離散數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)學(xué)內(nèi)插，生成規(guī)則網(wǎng)格的高程數(shù)據(jù)，模擬地形球表面地形變化，確定河道斷面形狀。

2 河道斷面數(shù)據(jù)庫建立必要性

河道管理缺乏科學(xué)性管理，以前河道管數(shù)據(jù)是空白，特別是骨干河道涉及防洪安全，河道沖淤數(shù)據(jù)是空白，需要基層抓起對(duì)骨干河道數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。對(duì)管轄區(qū)域范圍內(nèi)主干河道，在河道上、中、下游各設(shè)1～5斷面作為河道監(jiān)測(cè)斷面，每個(gè)汛前、汛后各觀測(cè)一次，并將測(cè)得數(shù)據(jù)繪成圖，計(jì)算過水?dāng)嗝媸欠駶M足設(shè)計(jì)泄洪流量要求，并對(duì)河道沖淤進(jìn)行計(jì)算歸檔，作為河道管理原始資料，為河道規(guī)劃、設(shè)計(jì)、治理提供科學(xué)數(shù)據(jù)。

3 臨洪東泵站斷面法沖淤量計(jì)算

3.1 斷面法計(jì)算沖淤量方法

若相鄰兩個(gè)實(shí)測(cè)斷面面積為S1、S2，概化間距為L(zhǎng)，則計(jì)算兩斷面間體積V的梯形公式和截錐公式分別為：

計(jì)算兩測(cè)次兩個(gè)斷面間沖淤量的方法—般有兩種：一是兩測(cè)次斷面面積差法；二是兩測(cè)次斷面空間體積差法。

3.1.1 兩測(cè)次斷面面積差法計(jì)算河床沖淤量

令ΔS為相鄰測(cè)次同一斷面沖淤面積，則面積差法計(jì)算兩斷面間沖淤量ΔV公式為：

式中：ΔV為沖淤量；ΔS1，ΔS2分別為相鄰上、下斷面的沖淤面積。

但斷面面積差法有可能出現(xiàn)兩個(gè)斷面的面積差符號(hào)相反的情況，因而作為計(jì)算河床沖淤量的通用公式，有其局限性而且使用不便。

3.1.2 兩測(cè)次斷面空間體積差法計(jì)算河床沖淤量

相鄰上下兩個(gè)淤積斷面間的體積：

淤積斷面間體積之差為淤積斷面間沖淤量，即

從幾何角度看，同一次施測(cè)的上、下淤積斷面某一高程下的空間體積是一個(gè)整體性明確的幾何體，比面積差法計(jì)算的沖淤幾何體概念清楚。

根據(jù)牛占的研究，截錐公式面積差法和體積差法不一定協(xié)調(diào)自洽，而梯形公式計(jì)算沖淤量的面積差法和體積差法是自洽的。基于各斷面兩次測(cè)量各自面積差作底面組成新的立體的周界不易確定，計(jì)算斷面間規(guī)定高程下的沖淤量最好應(yīng)用體積差法。

3.2 臨洪東泵站上下游沖淤計(jì)算

3.2.1 工程概況

連云港市臨洪東泵站位于連云港市北郊，距離市區(qū)10km，臨洪閘下游800m臨洪河?xùn)|側(cè)，和臨洪閘等一起組成臨洪水利樞紐工程，主要承擔(dān)薔薇河流域1143.85km（2含安峰山、房山水庫集水面積）的強(qiáng)排任務(wù)，是保障連云港市區(qū)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生命財(cái)產(chǎn)安全的重要水利工程。

臨洪東泵站為大（1）型Ⅰ等工程，主要建筑物為1級(jí)。主泵房總長(zhǎng)度100.8m，總寬度30.0m，總高度33.1m；裝機(jī)12臺(tái)，總功率36000kW，單機(jī)流量30m3/s，設(shè)計(jì)揚(yáng)程3.8m。工程建設(shè)起始于1979年，1980年底由于國(guó)家壓縮基建規(guī)模而停緩建，到1996～1997年才續(xù)建后期工程，2000年初通過水利部淮河水利委員會(huì)驗(yàn)收并投入運(yùn)行，2010年更新改造，2013年初通過水利廳驗(yàn)收并投入運(yùn)行。

表1 臨洪東泵站河床斷面沖淤量計(jì)算表

圖1 臨洪東泵站上下游水下地形圖（1∶1000）

圖2 臨洪東泵站C.S1上0+070河道斷面圖

圖3 臨洪東泵站C.S3下0-045河道斷面圖

3.2.2 GPS-RTK與測(cè)深儀測(cè)繪臨洪東泵站上下游地形圖

臨洪東泵站上下游地形圖如圖1所示，其中上游為3個(gè)測(cè)繪斷面，下游為5個(gè)測(cè)繪斷面。采用GPS-RTK與測(cè)深儀聯(lián)合使用測(cè)繪臨洪東泵站上下游地形圖，此次測(cè)量依據(jù)包括《黃河下游河道觀測(cè)試行技術(shù)規(guī)定》（黃河水利委員會(huì)，1964年）、《水利工程觀測(cè)規(guī)程》（DB32/T1713-2011）《全球定位系統(tǒng)（GPS）測(cè)量規(guī)范》（GB/T18314-2009），泵站上下游方向與河道上下游方向是相反，進(jìn)水口為下游，出水口為上游。

3.2.3 測(cè)量的儀器

此次測(cè)量采用中海達(dá)H32系列GNSSRTK及HD-310測(cè)深儀聯(lián)合使用采集數(shù)據(jù)，通過相關(guān)測(cè)繪軟件繪圖，見圖1。

3.2.4 臨洪東泵站上下游地形圖

通過對(duì)臨洪東泵站上下游河道斷面測(cè)繪，可以直觀看到臨洪東站上下游段水下地形變化。通過地形圖繪制河道斷面，計(jì)算臨洪東泵站上下游沖淤量。計(jì)算表如表1所示。由于缺乏河道斷面觀測(cè)資料，本文計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)斷面按照臨洪東站泵站設(shè)計(jì)圖紙查找，并將標(biāo)準(zhǔn)斷面繪出作為計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)斷面。

3.2.5 河道的沖淤分析

臨洪河的河道的沖淤特性受來水來沙、河道邊界條件及潮水等因素的影響。由圖2和表1分析可以看出臨洪東泵站上游河道斷面以沖刷為主，臨洪河下游沒有建三洋港擋潮閘以前，受海水漲落潮影響，海水漲潮攜帶大量淤泥和細(xì)沙，落潮后沉積出現(xiàn)淤泥。經(jīng)查閱資料，2013年年初對(duì)臨洪東泵站上游河道進(jìn)行清淤，2013年9月進(jìn)行河道斷面測(cè)量，測(cè)量數(shù)據(jù)說明臨洪東泵站上游出現(xiàn)沖刷，結(jié)論有待進(jìn)一步長(zhǎng)期觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

由圖3和表1可以看出臨洪東泵站下游進(jìn)C.S1下0-000至C.S4下0-075水口段出現(xiàn)淤積，臨洪東泵站運(yùn)行較少，泵站進(jìn)水段出現(xiàn)淤積，主要是泵站運(yùn)行少，河道下游末端，出現(xiàn)淤積。而C.S4下0-075至C.S4下0-100段出現(xiàn)沖刷，該段是臨洪東自排閘與泵站是“人”型交叉口段，東站自排閘中弘段，東站自排閘運(yùn)行次數(shù)多，河道水流較大，出現(xiàn)沖刷合理。

4 結(jié)語

綜上所述，臨洪東泵站以設(shè)計(jì)圖紙標(biāo)高繪制標(biāo)準(zhǔn)斷面，標(biāo)準(zhǔn)斷面為計(jì)算斷面，得出上游沖刷，下游淤積結(jié)論，有待進(jìn)一步觀察資料再作考證■