張 翼，朱大偉，金 星，方晨蕾，陳 俁

（1.江蘇省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，江蘇 揚(yáng)州 225217；2.高郵市水利局，江蘇 揚(yáng)州 225600；3.興化市文化旅游發(fā)展有限公司，江蘇 泰州 225300）

江蘇沿海地區(qū)包括連云港、鹽城、南通3個(gè)市所轄全部行政區(qū)域，陸域面積3.59萬(wàn)km2，海域面積3.75萬(wàn)km2，2020年常住人口1 903.6萬(wàn)［1］。沿海地區(qū)人口眾多、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、地勢(shì)平坦、水網(wǎng)密布，是典型的濱海平原河網(wǎng)區(qū)，河道比較短、水動(dòng)力條件弱，內(nèi)部河網(wǎng)水位易受外海潮位頂托影響。由于沿海地處北亞熱帶向暖溫帶氣候過(guò)渡地帶，氣候復(fù)雜多變，加之內(nèi)部地勢(shì)低洼，區(qū)域洪澇災(zāi)害頻發(fā)，是沿海經(jīng)濟(jì)社會(huì)安全與發(fā)展的制約因素之一。在江蘇沿海高質(zhì)量發(fā)展背景下，面臨著愈發(fā)頻繁極端天氣，沿海平原河網(wǎng)地區(qū)防洪排澇治理的任務(wù)更加艱巨和迫切。

本文以江蘇典型濱海平原河網(wǎng)區(qū)東臺(tái)市堤?hào)|墾區(qū)為例，構(gòu)建一維河網(wǎng)水動(dòng)力模型，分析區(qū)域現(xiàn)狀排澇能力，提出多種整治方案，并通過(guò)與現(xiàn)狀河網(wǎng)水位變化情況的對(duì)比，分析不同整治方案排澇效果，以期為濱海平原河網(wǎng)地區(qū)的防洪排澇整治提供借鑒參考。

1 研究區(qū)域概況

東臺(tái)市位于江蘇東部沿海平原地區(qū)，鹽城市最南端，淮河流域尾閭。堤?hào)|墾區(qū)為東臺(tái)市達(dá)標(biāo)海堤以西、海安市境以北、通榆河以東、東臺(tái)大豐交界以南的區(qū)域，面積1 655 km2。區(qū)域地形整體呈南高北低、東高西低，地面高程3.1～5.5 m，比西部里下河平原洼地平均高出2 m左右。堤?hào)|墾區(qū)屬淮河流域里下河水系，以東臺(tái)河為界，南部的東南片區(qū)為墾區(qū)水系，主要依靠沿海川水港閘、梁垛河閘、梁垛河南閘、方塘河閘共4座擋潮排澇閘排水入海；北部的川東港地區(qū)屬里下河水系，由川東港經(jīng)川東港閘排澇入海，見(jiàn)圖1。區(qū)域地處淤漲型海岸帶，又緊鄰南黃海輻射沙脊輻聚中心區(qū)，近岸海岸灘涂廣闊、潮溝沖淤動(dòng)蕩頻繁，大量泥沙通過(guò)潮溝向近岸輸送，使該岸段成為蘇北海岸淤長(zhǎng)最快的岸段之一［2］。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘查，現(xiàn)狀川水港、梁垛河、方塘河等主要排水河道閘下港道淤積嚴(yán)重，嚴(yán)重影響了區(qū)域排澇安全。

2 河網(wǎng)模型構(gòu)建

MIKE11軟件是由丹麥水力研究所（DHI）開(kāi)發(fā)的，用于模擬河流、河口、河網(wǎng)系統(tǒng)的水流、水質(zhì)過(guò)程的一維模型，經(jīng)過(guò)大量工程實(shí)踐驗(yàn)證，適用于包括復(fù)雜平原河網(wǎng)在內(nèi)的一維非恒定流計(jì)［3］。本文采用MIKE11軟件對(duì)研究區(qū)域河網(wǎng)水位、流量等進(jìn)行計(jì)算分析。

2.1 河網(wǎng)概化

綜合考慮研究區(qū)域地形地勢(shì)、集水范圍、水系結(jié)構(gòu)、排澇格局等因素，確定本次計(jì)算范圍為堤?hào)|墾區(qū)東臺(tái)河以南部分，面積約1 583 km2。1954年淮河流域大水后，堤?hào)|墾區(qū)東臺(tái)河以南片區(qū)按“改變歷史流向，單獨(dú)排水入?！彼悸罚c里下河腹部地區(qū)分開(kāi)排泄?jié)乘M(jìn)行治理，已基本形成“西引東排、南北調(diào)度”的獨(dú)立排水格局。對(duì)區(qū)域內(nèi)東臺(tái)河、梁垛河、三倉(cāng)河、安弶河、方塘河等主要引排及調(diào)度河道進(jìn)行了概化，共概化河道28條，總長(zhǎng)度54.8 km；概化河道斷面約1 800個(gè)，斷面平均間距約300 m；川水港閘、梁垛河閘、梁垛河南閘、方塘河閘等主要排澇閘門(mén)均采用MIKE11中的可控水工建筑物概化，見(jiàn)圖2。

2.2 邊界條件

研究區(qū)域?yàn)橄鄬?duì)獨(dú)立的排水區(qū)，河道水位主要受區(qū)域暴雨、沿海潮位等因素影響。平原區(qū)降雨產(chǎn)流過(guò)程采用MIKE模型的NAM模塊計(jì)算，并以側(cè)向入流的形式進(jìn)入河道。對(duì)于外海潮位邊界，模型驗(yàn)證過(guò)程中采用實(shí)測(cè)潮位過(guò)程；整治方案研究過(guò)程中，參考已有研究成果［4］，采用2年一遇設(shè)計(jì)排澇潮型。

2.3 模型驗(yàn)證

本次模型驗(yàn)證資料采用堤?hào)|墾區(qū)2007年汛期6月26日至7月12日資料，資料分為2個(gè)時(shí)間段，6月26日至7月7日通榆河沿線泵站未開(kāi)機(jī)，堤?hào)|墾區(qū)澇水自排入海；7月8—12日通榆河沿線泵站開(kāi)啟代排里下河地區(qū)澇水。模型驗(yàn)證資料包含了灌區(qū)自排、代里下河排澇兩種工況與現(xiàn)狀工程運(yùn)行管理基本吻合，可以作為設(shè)計(jì)工況進(jìn)行驗(yàn)證，驗(yàn)證結(jié)果見(jiàn)圖1。由圖1可見(jiàn)，計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)值基本吻合，水位誤差在±10 cm以?xún)?nèi)，表明本次概化模型方法及參數(shù)選定基本合理，可用于現(xiàn)狀及整治方案的計(jì)算分析。

圖1 模型驗(yàn)證結(jié)果

3 現(xiàn)狀排澇能力分析

對(duì)研究區(qū)域遭遇5年一遇暴雨時(shí)河網(wǎng)水位進(jìn)行了計(jì)算，典型代表點(diǎn)位置及水位計(jì)算結(jié)果見(jiàn)圖2、表1。計(jì)算可得，河網(wǎng)水位總體呈西南高、東北低，三倉(cāng)河及其北部主要節(jié)點(diǎn)水位為3.23～3.49 m（廢黃河高程，下同），低于3.5 m的控制水位，現(xiàn)狀排澇能力基本滿(mǎn)足5年一遇標(biāo)準(zhǔn)；三倉(cāng)河以南區(qū)域水位為3.49～3.72 m，大部分高于3.5 m，不足5年一遇標(biāo)準(zhǔn)。受現(xiàn)狀閘下港道淤積等因素影響，閘門(mén)外排能力降低，現(xiàn)狀東堤墾區(qū)排澇能力不能全部滿(mǎn)足5年一遇標(biāo)準(zhǔn)。

表1 現(xiàn)狀5年一遇水位計(jì)算成果

4 排澇整治方案研究

4.1 方案設(shè)計(jì)

以提高區(qū)域防洪排澇能力為目標(biāo)，針對(duì)閘下港道淤積等問(wèn)題，根據(jù)相關(guān)規(guī)劃工程布局及規(guī)模，結(jié)合沿海岸灘演變特征，提出排澇整治方案（圖2）。

圖2 典型代表點(diǎn)位置

（1）三倉(cāng)河閘下移（方案1）。老三倉(cāng)河閘是建國(guó)后東臺(tái)在沿海興建的第一座中型擋潮排澇閘，于1955年完工，因入海港槽淤死而失去排水作用，目前已廢棄。本次考慮將三倉(cāng)河閘下移至條子泥圍墾海堤處，恢復(fù)三倉(cāng)河排澇入海的功能；同時(shí)對(duì)老方塘河、三倉(cāng)河局部段進(jìn)行疏浚，調(diào)整方塘河排區(qū)澇水經(jīng)三倉(cāng)河新閘入海。閘門(mén)規(guī)模根據(jù)相關(guān)規(guī)劃成果確定［5］，閘門(mén)凈寬為50 m、閘底板高程為-2 m。

（2）梁垛河南、北閘合并下移（方案2）。將梁垛河南北閘合并下移，并對(duì)新東河、南干河進(jìn)行拓浚，擴(kuò)大閘上配套河道排澇能力；同時(shí)疏浚老方塘河及三倉(cāng)河局部河段，調(diào)整東南片區(qū)澇水經(jīng)梁垛河新閘入海。閘門(mén)規(guī)模根據(jù)相關(guān)規(guī)劃成果確定［5］，閘門(mén)凈寬為75 m、閘底板高程為-2 m。

（3）新建方塘河排澇泵站（方案3）。在原方塘河閘北側(cè)新建方塘河排澇泵站，通過(guò)泵站抽排方塘河區(qū)域澇水，增加區(qū)域強(qiáng)排能力，泵站規(guī)模初定為

100 m3/s。

（4）閘泵聯(lián)排（方案4）。一方面下移新建三倉(cāng)河擋潮閘，東延三倉(cāng)河至新閘址，同時(shí)對(duì)老方塘河、三倉(cāng)河局部段進(jìn)行疏浚，新辟排澇口門(mén)；另一方面在方塘河閘北側(cè)新建方塘河泵站，當(dāng)外海出現(xiàn)高潮位，閘門(mén)自排受限時(shí)，通過(guò)泵站強(qiáng)排，進(jìn)一步提高區(qū)域排澇能力。方案4為方案1和方案3的合并方案，工程布局及規(guī)模同方案1及方案3。

4.2 方案模擬結(jié)果分析

對(duì)各方案實(shí)施后的河網(wǎng)水位過(guò)程進(jìn)行計(jì)算，并與現(xiàn)狀河網(wǎng)水位進(jìn)行對(duì)比，分析各方案整治效果，具體計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 各整治方案5年一遇水位計(jì)算成果

（1）方案1的實(shí)施，可增加區(qū)域排澇口門(mén)，堤?hào)|墾區(qū)南部澇水通過(guò)新建方塘河閘直接?xùn)|排入海，減輕了區(qū)域排澇壓力。遇5年一遇暴雨時(shí)，堤?hào)|墾區(qū)整體水位為3.12～3.65 m，基本滿(mǎn)足5年一遇標(biāo)準(zhǔn)。新建方塘河閘可增加排澇流量約145 m3/s（日均，下同），區(qū)域最高水位相比現(xiàn)狀可降低0.07～0.31 m；尤其對(duì)三倉(cāng)河區(qū)域排澇效果改善較明顯，方塘河水位降低幅度均在0.15 m以上。

（2）方案2的實(shí)施，可改善現(xiàn)狀梁垛河南、北閘閘下港道淤積情況，提升閘門(mén)外排能力。遇5年一遇暴雨時(shí)，堤?hào)|墾區(qū)整體水位為2.96～3.68 m，基本滿(mǎn)足5年一遇標(biāo)準(zhǔn)。方案2可增加外排流量約130 m3/s，區(qū)域最高水位相比現(xiàn)狀降低了0.04～0.37 m，但排澇效果好僅局限于梁垛河周邊區(qū)域，對(duì)堤?hào)|墾區(qū)南部方塘河片區(qū)水位降低幅度較小。

（3）方案3的實(shí)施，可擴(kuò)大區(qū)域強(qiáng)排能力，增加南部區(qū)域澇水出路。遇5年一遇暴雨時(shí)，堤?hào)|墾區(qū)整體水位為3.05～3.58 m，方案3可增加外排流量100 m3/s，區(qū)域最高水位相比現(xiàn)狀降低了0.04～0.49 m，水位降低主要集中在工程局部區(qū)域，北部片區(qū)水位降低幅度較小。

（4）方案4的實(shí)施，既增加了區(qū)域排澇口門(mén)，又?jǐn)U大了區(qū)域強(qiáng)排能力，有效提升了區(qū)域防洪排澇標(biāo)準(zhǔn)。遇5年一遇暴雨時(shí)，堤?hào)|墾區(qū)整體水位為2.91～3.49 m，全區(qū)可達(dá)5年一遇標(biāo)準(zhǔn)。新建方塘河閘可增加排澇流量約210 m3/s（日均，下同），區(qū)域最高水位相比現(xiàn)狀可降低0.13～0.63 m，尤其對(duì)南部三倉(cāng)河、方塘河片區(qū)排澇效果改善明顯，方案4排澇效果好于方案1～3。

綜上所述，各排澇整治方案中閘泵聯(lián)排（方案4）水位較低幅度最大，排澇效果最好，可有效降低區(qū)域水位，提升堤?hào)|墾區(qū)防洪排澇能力至5年一遇。應(yīng)當(dāng)指出，工程區(qū)地處淤積型海岸，且靠近條子泥二分水，閘門(mén)排澇效果受外海岸灘演變影響較大；在條子泥二分水灘脊南移、西大港長(zhǎng)期頻繁擺動(dòng)的背景下，下移新建排澇閘門(mén)的閘址選擇仍需要進(jìn)一步研究。

5 結(jié)論

本文以東臺(tái)市堤?hào)|墾區(qū)為例，通過(guò)河網(wǎng)模型的建立和計(jì)算，分析了區(qū)域現(xiàn)狀排澇能力和不同整治方案排澇效果，得到以下結(jié)論：

（1）采用MIKE11建立了東臺(tái)市堤?hào)|墾區(qū)一維河網(wǎng)模型，并對(duì)模型進(jìn)行了驗(yàn)證，驗(yàn)證結(jié)果表明該模型能較好地模擬研究區(qū)域的洪水過(guò)程，并用于排澇整治方案的研究。

（2）采用建立的模型對(duì)堤?hào)|墾區(qū)現(xiàn)狀排澇能力進(jìn)行計(jì)算，受排澇閘門(mén)閘下港道淤積等因素影響，區(qū)域現(xiàn)狀排澇能力不能滿(mǎn)足5年一遇標(biāo)準(zhǔn)。

（3）分析了不同整治方案排澇效果，結(jié)果表明采用下移排澇閘門(mén)、新建排澇泵站的閘泵聯(lián)排模式（方案4），結(jié)合相關(guān)河道清淤等整治措施，可有效提升濱海平原河網(wǎng)區(qū)的排澇能力。