淮河臨淮崗洪水控制工程(以下簡(jiǎn)稱臨淮崗工程)是淮河中游最大的綜合性樞紐工程,主要包括主壩、南北副壩及穿壩建筑物、城西湖船閘、臨淮崗船閘、深孔閘、淺孔閘、姜唐湖進(jìn)洪閘、上下游引河等。工程主體位于淮河王家壩和正陽關(guān)之間,跨霍邱、潁上、阜南三縣,集水面積4.22萬km2。工程于2001年12月2日正式開工,2007年6月20日通過竣工驗(yàn)收并投入運(yùn)行。建成以來,臨淮崗工程的運(yùn)用為淮河兩岸提供了防洪、除澇、灌溉、航運(yùn)、生態(tài)等多方效益。
潤(rùn)河集(陳郢)水文站(以下簡(jiǎn)稱潤(rùn)河集站)是淮河干流中游重要控制站,國(guó)家重點(diǎn)水文站,流域面積40360km2。潤(rùn)河集站于1951年由治淮委員會(huì)設(shè)立,站址原位于潁上縣潤(rùn)河集鎮(zhèn),后經(jīng)歷兩次下遷,現(xiàn)位于霍邱縣王截流鄉(xiāng)陳郢村。
潤(rùn)河集站位于臨淮崗工程上游約30km。2003年11月23日淮河臨淮崗工程正式截流,工程竣工后相繼蓄水運(yùn)行。2009年汛后至今,為充分利用淮河水資源,臨淮崗工程開始枯水期蓄水。因此,潤(rùn)河集站流量測(cè)驗(yàn)斷面常年處于臨淮崗工程蓄水區(qū)內(nèi),原有的水位流量關(guān)系發(fā)生了極大變化,淮河干流的流量測(cè)驗(yàn)工作也受到一定影響。
選取2000年和2017年潤(rùn)河集站實(shí)測(cè)水位資料對(duì)臨淮崗工程建成前后潤(rùn)河集站的水位變化進(jìn)行分析(見圖1)。2000年潤(rùn)河集站全年水位變幅為16.02~24.50m,年水位極值差為8.48m,年平均水位為19.33m,汛期和非汛期平均水位分別為20.69m、18.92m;2017年潤(rùn)河集站全年水位變幅為19.99~24.85m,年水位極值差為4.86m,年平均水位為21.62m,汛期和非汛期平均水位分別為21.57m、21.76m。
表1 潤(rùn)河集站2000年和2017年同級(jí)流量水位、面積、流速對(duì)比表
圖1 潤(rùn)河集站2000年和2017年實(shí)測(cè)水位過程線圖
圖2 潤(rùn)河集站2000年和2017年實(shí)測(cè)水位~流量關(guān)系圖
從2000年和2017年潤(rùn)河集站的實(shí)測(cè)水位資料對(duì)比可以看出,臨淮崗工程建成后潤(rùn)河集站全年水位變幅減小,年平均水位抬高,特別是非汛期水位平均抬高2.5m以上,甚至超出汛期的平均水位。水位的抬高使?jié)櫤蛹緶y(cè)流條件發(fā)生極大改變,低水位的流量測(cè)次布置已無法實(shí)現(xiàn)。
臨淮崗工程運(yùn)用后對(duì)淮河水位影響較大,使?jié)櫤蛹舅诤拥赖乃惶Ц?,流量測(cè)驗(yàn)斷面過水面積增大,平均流速大幅減小。選取2000年和2017年潤(rùn)河集站實(shí)測(cè)流量資料對(duì)臨淮崗工程建成前后潤(rùn)河集站的流量變化進(jìn)行分析(見表1)表明,在相同流量級(jí)條件下,2017年流量測(cè)驗(yàn)的河道斷面面積增大至2000年的3~6倍,河道平均流速減小至2000年的12%~28%,且流量越小,兩者之間的差值越大。
潤(rùn)河集站2017年實(shí)測(cè)流量成果分析表明,枯水期間流量測(cè)驗(yàn)的河道斷面平均流速均小于0.1m/s,最小的僅為0.023m/s。潤(rùn)河集站目前流量測(cè)驗(yàn)方式為ADCP船測(cè),由于測(cè)流斷面水深加大,使得固定測(cè)船的錨鏈加長(zhǎng),測(cè)船難以固定。在測(cè)流時(shí),由于水流速度小,測(cè)船稍微擺動(dòng)就會(huì)造成流速測(cè)量值出現(xiàn)較大的變化,對(duì)枯水期流量測(cè)驗(yàn)精度產(chǎn)生極大的影響。
選取2000年和2017年潤(rùn)河集站實(shí)測(cè)水位流量資料對(duì)臨淮崗工程建成前后潤(rùn)河集站的水位~流量關(guān)系變化進(jìn)行分析(見圖2)。潤(rùn)河集站2000年實(shí)測(cè)水位流量點(diǎn)呈線性分布,為單一曲線關(guān)系;2017年實(shí)測(cè)水位流量點(diǎn)在20.0m水位級(jí)以下時(shí)缺失,在20.0~23.0m水位級(jí)之間呈無規(guī)則分布,在23.0m水位級(jí)以上呈線性分布。與2000年相比,潤(rùn)河集站2017年的水位~流量關(guān)系在23.0m水位級(jí)以下已發(fā)生巨大變化。
根據(jù)臨淮崗工程蓄水調(diào)度方案,臨淮崗工程閘上蓄水位范圍為20.5~23.0m。正是臨淮崗工程蓄水的影響,使得潤(rùn)河集站的水位~流量關(guān)系在23.0m水位級(jí)以下時(shí)處于無規(guī)則的狀態(tài),導(dǎo)致枯水期難以對(duì)淮河干流的水量進(jìn)行精確分析。
綜上所述,臨淮崗工程的運(yùn)用對(duì)潤(rùn)河集站現(xiàn)狀流量測(cè)驗(yàn)的測(cè)次布置、測(cè)流精度及水位~流量關(guān)系均產(chǎn)生不利影響,現(xiàn)狀測(cè)流斷面的測(cè)流條件已難以滿足《河流流量測(cè)驗(yàn)規(guī)范》(GB 50179-2015)的相關(guān)要求。為避免臨淮崗工程對(duì)潤(rùn)河集站流量測(cè)驗(yàn)的影響,建議在臨淮崗工程下游勘選新的測(cè)流斷面。潤(rùn)河集站可觀測(cè)水位等水文要素,繼續(xù)發(fā)揮淮河中游重要控制站的作用,為淮河防汛、水資源調(diào)度等提供數(shù)據(jù)支撐