劉龍彬

(江西省九江市水利科學(xué)研究所，江西 九江 332000)

0 引 言

九江城區(qū)北濱長江，東臨鄱陽湖，西接賽城湖，城區(qū)三面臨水，湖塘密布，具有豐富的天然水資源和河湖水面景觀資源。但因城區(qū)地勢低洼，既需抵御外洪的威脅，又要防御內(nèi)澇的侵擾。

八里湖是九江市城區(qū)最重要的通江湖泊，是城區(qū)的重點防洪區(qū)，搞好湖區(qū)的洪水調(diào)度，是保護湖區(qū)周邊人民生命財產(chǎn)安全及社會經(jīng)濟發(fā)展的需要，也是提升湖區(qū)生態(tài)環(huán)境和文化生活水平的需要。

1 八里湖概況

1.1 基本情況

八里湖為淺水通江湖泊，納九江市柴桑區(qū)沙河及城區(qū)十里河來水，流域面積273 km2。

在湖區(qū)北面通江河口建有排澇閘(站)。排澇閘過水凈寬3.00 m×5.00 m，底板高程12.50 m(吳淞，下同)，平板鋼閘門采用電動卷揚啟閉機啟閉，設(shè)計最大過流能力460 m3/s。八里湖排澇站共裝機3臺，總裝機容量3×1 000 kW，設(shè)計起排水位為18.50 m，單機設(shè)計抽排流量15.7 m3/s，閘站排水直入長江。

在湖區(qū)東北側(cè)建有向陽西堤引水閘。引水閘為平板鋼結(jié)構(gòu)閘門，單孔，過流凈寬1.70 m，閘底板高程12.58 m，與市城區(qū)甘棠湖補水工程龍開故道(人工補水渠)相連。龍開故道上建有直排長江的官牌夾排澇站，共裝機8臺，總裝機容量2 920 kW(6×400 kW+2×260 kW)，設(shè)計排澇流量18.7 m3/s。

目前，八里湖周邊圩堤已按50年一遇設(shè)計洪水標準進行加固，堤防均為3級，設(shè)計水位為20.85 m，堤頂高程23.00 m。

湖區(qū)排澇閘運行條件為外江水位低于內(nèi)湖水位時，八里湖湖區(qū)洪水可通過排澇閘自排入江，預(yù)降湖區(qū)水位至控制水位(汛期為汛限水位，非汛期為正常水位)。

1.2 現(xiàn)狀洪水調(diào)度方案

八里湖目前運行的洪水調(diào)度方案還是1997年江西省九江市水利科學(xué)研究所編制的[1]。是依據(jù)八里湖堤防抗洪能力和不淹南潯鐵路路肩高程確定，泵站起排水位18.50 m，正常蓄水位18.38m，最高控制水位20.85 m。即八里湖洪水調(diào)度方案按長江水位18.50 m控制：當(dāng)長江水位高于18.50 m時，開機抽排；當(dāng)長江水位低于18.50 m時，八里湖水位控制在18.38 m以內(nèi)，并根據(jù)臺風(fēng)等氣象預(yù)報成果，通過閘排或電排，實施預(yù)先降低湖水位計劃，保障湖區(qū)防洪安全。

1.3 現(xiàn)狀調(diào)度方案存在的問題

由于近幾年城區(qū)骨干道路、橋梁、公園等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，擠占了部分湖區(qū)蓄水容積，使湖區(qū)調(diào)蓄能力有所下降，按現(xiàn)有規(guī)則調(diào)度方案，在遇到設(shè)計標準洪水時，可能會出現(xiàn)湖區(qū)最高水位超過控制水位20.85 m的情況。

另外，由于湖區(qū)水環(huán)境功能的變化，導(dǎo)致了湖區(qū)周邊排澇閘(站)的運行工況發(fā)生了變化。如為了保障城市景觀用水功能，增設(shè)了向陽西堤引水閘從八里湖引水，通過龍開故道給城區(qū)甘棠湖、南湖進行補水，保障兩湖及補水渠水環(huán)境景觀用水。

經(jīng)多年運行，現(xiàn)有的排澇設(shè)施老化，有的已不能按調(diào)度規(guī)則正常有效運行。如八里湖排澇閘閘門：當(dāng)閘前后水位差低于3.30 m時，閘門可依靠自重關(guān)閉，高于3.30 m時，閘門需增加配重方可關(guān)閉；當(dāng)閘前后水位差高于6.90 m時，開啟閘門所需啟門力超過現(xiàn)狀啟閉機容量，閘門無法開啟。由于湖洪一般早于長江洪水，所以，每年4～7月湖洪來臨，長江水位較低，可打開排澇閘泄洪，但排澇閘門在完成排水后，卻往往因內(nèi)外水位差過大而難以關(guān)閉。并且因泵站的設(shè)計起排水位設(shè)定為18.50 m，當(dāng)外江水位高于內(nèi)湖水位，且內(nèi)湖水位低于泵站起排水位18.50 m時，泵站不能實施抽排。這時在預(yù)報湖區(qū)即將發(fā)生大洪水時，現(xiàn)狀方案無法實施內(nèi)湖水位預(yù)降措施。

由于目前八里湖運用的還是1997年制定的湖洪水調(diào)度方案，現(xiàn)狀很多的外在邊界條件已發(fā)生變化，現(xiàn)有的湖洪水調(diào)度方案已經(jīng)無法滿足現(xiàn)狀的要求。因此，重新制定八里湖洪水調(diào)度規(guī)則迫在眉睫。

2 汛期限制水位的確定

汛期限制水位的高低，直接影響到設(shè)計洪水來臨情況下湖區(qū)的最高水位的高低，因此，八里湖洪水調(diào)度規(guī)則的確定，是在充分利用現(xiàn)有防洪設(shè)施的情況下，怎樣通過合理調(diào)度，確保湖區(qū)防汛安全，即湖區(qū)最高水位控制在允許最高水位20.85 m以內(nèi)。

2.1 邊界條件的重新確定

由于調(diào)度方案存在諸多條件約束，為了在現(xiàn)狀條件下能科學(xué)的進行洪水調(diào)度，滿足現(xiàn)狀防洪需要，部分調(diào)洪邊界條件需要重新確定。

(1)水位～湖容關(guān)系。由于八里湖湖容被擠占，需重新確定水位～湖容關(guān)系。2014年10月江西省九江市水利規(guī)劃設(shè)計院在編制《九江市城市水生態(tài)文明建設(shè)規(guī)劃》時對八里湖湖區(qū)進行了重新測量[2]，具體情況見表1。

表1 八里湖“水位～面積～容積”成果表

(2)湖區(qū)排澇閘運行條件。原有的八里湖洪水調(diào)度方案中未考慮向陽西堤引水閘的防洪調(diào)度作用，因湖區(qū)運行邊界條件的變化，為了充分利用湖區(qū)已有工程的效用，保障湖區(qū)防洪安全，需將向陽西堤引水閘、官牌夾排澇站統(tǒng)一納入湖區(qū)防洪聯(lián)合調(diào)度體系進行調(diào)度。運行條件為：當(dāng)外江水位低于湖水位且水位差小于3.30 m時，采用八里湖排澇閘自排入江，當(dāng)內(nèi)外水位差大于3.30 m時，采用向陽西堤引水閘提前預(yù)降湖區(qū)水位，通過官牌夾排澇站抽排入江。

(3)降雨及徑流資料。八里湖流域內(nèi)無實測徑流資料，擬采用徑流系數(shù)法由逐日降雨資料推求。徑流系數(shù)根據(jù)市赤湖、賽城湖兩湖的觀測試驗成果選用(見表2)。

表2 徑流系數(shù)選用成果表

日降雨量以九江水文站實測成果為代表，選用九江水文站1954～2016年共63年長系列實測逐日降水資料。

(4)外江(長江)水位資料。外江(排澇閘出口長江)水位資料以九江站實測水位為代表，考慮與降水量資料系列的一致性，選用九江水位站實測逐日平均水位資料系列也為1954～2016年共63年長系列。

2.2 調(diào)洪計算

2.2.1 設(shè)計典型年的確定

2002年9月 長江水利委員會長江勘測規(guī)劃設(shè)計研究院編制的《九江市城市防洪治澇工程日元貸款項目初步設(shè)計報告》中計算歷年系列中以1998年計算水位最高[3]，1969年居第二，1954年居第三，按經(jīng)驗頻率確定50年一遇洪水位(1998年)為計算水位(這里的50年一遇洪水指的是湖洪、江洪、暴雨綜合相遇的情況)。

本次根據(jù)1954～2016年的逐日降雨資料和長江實測水位資料進行重新復(fù)核計算，在2002年以后雖然也出現(xiàn)大水年份，但在這些年份中長江水位高時，湖區(qū)暴雨量少，計算結(jié)果仍以1998年計算水位最高，1969年居第二，1954年居第三。因此，50年一遇洪水的設(shè)計典型年本次仍選用1998年。

2.2.2 調(diào)洪演算

根據(jù)設(shè)計典型年1998年九江水文站實測逐日降水資料和九江水位站實測逐日平均水位資料，在以上約束條件下取不同汛期限制水位進行逐日試算，求得汛期最高水位達到20.85 m時的相應(yīng)汛限水位，詳見表3。

表3 八里湖防洪排澇復(fù)核演算成果表

由表3可以看出，按現(xiàn)狀方案(起排水位18.50 m、正常蓄水位18.38 m)進行調(diào)度運行，在湖容被部分擠占的情況下，其最高湖水位達21.23 m，高于設(shè)計洪水位20.85 m，不能滿足防洪安全要求；但是，按新的試算結(jié)果，在汛期，考慮新增的防洪工程聯(lián)合運行，將汛期限制水位確定為17.88m時其最高水位低于設(shè)計洪水位，能滿足防洪要求。

2.3 預(yù)降預(yù)排措施分析

當(dāng)預(yù)報八里湖流域超標準暴雨將至，可實施湖區(qū)水位預(yù)降措施。

通過對九江水文站系列實測日降雨量進行頻率分析計算，其百年一遇日降雨量為279 mm，300年一遇為323 mm，500年一遇為343 mm。根據(jù)排澇分析計算，當(dāng)預(yù)報湖區(qū)將出現(xiàn)100年一遇降雨時，預(yù)報預(yù)排水位為17.25 m，預(yù)見期0.48天；當(dāng)預(yù)報湖區(qū)將出現(xiàn)300年一遇降雨時，預(yù)報預(yù)排水位為16.59 m，預(yù)見期2.84天；當(dāng)預(yù)報湖區(qū)將出現(xiàn)500年一遇降雨時，預(yù)報預(yù)排水位為16.28 m，預(yù)見期3.91天。

3 結(jié) 論

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)擠占湖泊調(diào)蓄水面情況時有發(fā)生，但隨之帶來的影響卻是加大區(qū)域防汛壓力，提高排澇保安費用。如何科學(xué)合理的對湖區(qū)進行相應(yīng)的保護和利用是我們所面臨的應(yīng)該深思的問題。我們應(yīng)該將工程措施和非工程措施有效的結(jié)合，對湖區(qū)所有的水工建筑物進行規(guī)劃，并制定合理的調(diào)度方式，讓每個建筑物都充分發(fā)揮其功能，來滿足人們對河湖生態(tài)景觀的日益提升的要求。