李君廷

（安徽省臨淮崗洪水控制工程管理局，安徽 合肥 230088）

1 研究背景

臨淮崗洪水控制工程主要功能是控制淮河干流洪水，平常不蓄水，維持河道自然泄水?！痘春恿饔蚓C合規(guī)劃（2012—2030 年）》《國(guó)務(wù)院關(guān)于淮河防御洪水方案的批復(fù)》等重要規(guī)劃及文件中，均對(duì)臨淮崗工程提出了在確保防洪安全和不影響排澇的前提下，可兼顧洪水資源利用，發(fā)揮其綜合效益的要求。隨著淮河流域水資源需求不斷增長(zhǎng)，如何有效利用臨淮崗工程蓄水保水，保障沿淮城鄉(xiāng)供水和農(nóng)業(yè)、生態(tài)用水，特別是干旱年份保障城鄉(xiāng)供水和農(nóng)業(yè)灌溉尤為迫切。為滿足以上經(jīng)濟(jì)社會(huì)需求，研究在壩址流域突發(fā)大面積強(qiáng)降雨或上游洪峰來(lái)臨之前，如何在高水位差情況下短時(shí)間內(nèi)迅速騰空壩上河道存水，確保防洪安全十分必要。

1.1 工程概況

臨淮崗洪水控制工程是國(guó)務(wù)院確定的治淮19 項(xiàng)骨干工程之一，是國(guó)家“十五”計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目。2001年12 月2 日工程正式開(kāi)工，2006 年11 月6 日工程建成，2007 年6 月20 日通過(guò)竣工驗(yàn)收。工程位于淮河干流中游正陽(yáng)關(guān)以上28km 處，集水面積4.22 萬(wàn)km2，涉及河南固始、淮濱和安徽霍邱、潁上、阜南五縣。臨淮崗工程是Ⅰ等大（1）型工程，按100 年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，壩上設(shè)計(jì)洪水位28.51m（廢黃高程基準(zhǔn)，下同），滯洪庫(kù)容85.6 億m3，相應(yīng)控制下泄流量為7362m3/s；按1000 年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)校核，壩上校核洪水位29.59m，滯洪庫(kù)容121.3 億m3，相應(yīng)控制下泄流量為17965m3/s。

1.2 工程標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)洪水防御調(diào)度啟用原則

發(fā)生中小洪水，臨淮崗壩上水位低于27.0m、正陽(yáng)關(guān)水位低于26.50m 時(shí)，深孔閘、淺孔閘敞泄；當(dāng)臨淮崗壩上水位將超過(guò)27.00m 或正陽(yáng)關(guān)水位將超過(guò)26.50m 時(shí)，啟用姜唐湖蓄（行）洪區(qū)。

在沿淮行蓄洪區(qū)、分洪河道、上游水庫(kù)等均已按規(guī)定充分運(yùn)用后，正陽(yáng)關(guān)水位仍將超過(guò)26.5m，魯臺(tái)子流量將超過(guò)10000m3/s，開(kāi)始啟用臨淮崗工程。工程控泄總流量根據(jù)潁河、淠河來(lái)水量而定，確保正陽(yáng)關(guān)不超過(guò)保證水位。

1.3 臨淮崗工程試驗(yàn)性蓄水壩上水位控制原則

安徽省臨淮崗工程管理局于2010 年汛末開(kāi)始探索實(shí)施試驗(yàn)性蓄水，得到了安徽省水利廳肯定和支持，并獲得2011 年度安徽省水利改革創(chuàng)新獎(jiǎng)。2016年省水利廳向六安市、阜陽(yáng)市和阜南、潁上、霍邱征求臨淮崗工程試驗(yàn)性蓄水暫行方案意見(jiàn)，經(jīng)反饋后臨淮崗工程壩上水位按照以下原則進(jìn)行控制：

（1）汛期：5 月1 日—9 月30 日，臨淮崗壩上水位按20.5m 控制。

（2）非汛期：10 月1 日—4 月30 日，壩上水位按22.0m 控制。

（3）期間若發(fā)生洪水，則深孔閘、淺孔閘均及時(shí)敞泄；如遇特殊情況，根據(jù)省水利廳調(diào)度命令執(zhí)行。

1.4 存在問(wèn)題

非汛期如遇突發(fā)春汛、秋汛，或者汛期遭遇突發(fā)強(qiáng)降雨，上游來(lái)水量突然增大，工程調(diào)度工作如何在保證盡快騰空庫(kù)容的同時(shí)，最大程度地減少因急速泄水造成壩上水位快速削落、壩下水位急速上漲而對(duì)上下游社會(huì)生產(chǎn)生活造成的影響。

2 臨淮崗工程試驗(yàn)性蓄水期間典型泄水過(guò)程實(shí)例研究分析

通過(guò)查詢研究臨淮崗歷年泄洪資料，并通過(guò)歷年數(shù)據(jù)比對(duì)，選定2018 年和2019 年兩次典型泄水過(guò)程進(jìn)行分析。

2.1 歷年典型高水位泄洪情況簡(jiǎn)述

2.1.1 2018 年7 月臨淮崗工程泄水過(guò)程

2018 年7 月29 日臨淮崗工程泄水，歷時(shí)4個(gè)小時(shí)，臨淮崗工程壩上水位由21.54m 下降至20.80m，閘門(mén)開(kāi)度由12 孔1.0m（流量456m3/s）變成12 孔4.5m（流量858m3/s），具體見(jiàn)圖1。

圖1 2018 年7 月臨淮崗工程泄水過(guò)程線圖

2.1.2 2019 年6 月臨淮崗工程泄水過(guò)程

2019 年6 月壩上水位降低過(guò)程分2 個(gè)階段。第一階段6 月17 日，臨淮崗工程壩上水位由21.25m下降至20.3m，閘門(mén)開(kāi)度由8 孔0.5m（流量160m3/s）變成12 孔1.0m（流量546m3/s）；第二階段6 月23 日，臨淮崗工程壩上水位由20.88m 下降至19.97m，閘門(mén)開(kāi)度由12 孔0.5m（流量259m3/s）變成12 孔2.0m（流量808m3/s），具體見(jiàn)圖2。

圖2 2019 年6 月臨淮崗工程泄水過(guò)程線圖

2.2 泄水情況分析

2.2.1 2018 年7 月臨淮崗工程泄水過(guò)程分析

通過(guò)急速開(kāi)啟閘門(mén)，壩上水位在4 個(gè)小時(shí)由21.50m 下降至20.80m，下降0.7m，壩上水位降速明顯，但是下游水位由19.09m 上漲至20.42m，上漲1.33m。

原因分析：一是壩上庫(kù)容并沒(méi)有從21.50m 對(duì)應(yīng)庫(kù)容2.26 億m3降至20.80m 對(duì)應(yīng)庫(kù)容1.86m3（庫(kù)容差4000 萬(wàn)m3）。泄水前臨淮崗工程有456m3/s 的來(lái)水流量，因此扣除來(lái)水，在4 小時(shí)內(nèi)臨淮崗工程下泄總量約770 萬(wàn)m3，遠(yuǎn)小于4000 萬(wàn)m3，因此壩上水位降低只是由于臨近臨淮崗工程水體被騰空，而工程下游水位上漲則是由于工程下泄庫(kù)容壅高。

2.2.2 2019 年6 月臨淮崗工程泄水過(guò)程分析

通過(guò)泄水過(guò)程線可以看出，本輪泄水過(guò)程較長(zhǎng)，閘門(mén)操作結(jié)束后，上下游水位均有較長(zhǎng)的平行線并保持不變，上下游河道庫(kù)容基本保持不變，說(shuō)明上下游泄水達(dá)到了平衡狀態(tài)，上游庫(kù)容得到了真實(shí)騰空。

3 臨淮崗工程高水位差控制運(yùn)行方案研究

3.1 臨淮崗工程高水位差泄水情景設(shè)定

情景一：壩上水位從21.00m（對(duì)應(yīng)壩下水位18.00m）降至20.00m，需下泄水量約0.45 億m3。

情景二：壩上水位從22.00m（對(duì)應(yīng)壩下水位18.00m）降至20.50m，需下泄水量約0.84 億m3。

情景三：壩上水位從23.00m（對(duì)應(yīng)壩下水位18.00m）降至20.05m，需下泄水量約1.67 億m3。

3.2 控制運(yùn)用方案設(shè)計(jì)

建議高水位差泄水時(shí)，與蚌埠閘聯(lián)合調(diào)度，同時(shí)消減工程上下游河道存水，深孔閘和淺孔閘根據(jù)下游水位上漲情況，梯度開(kāi)啟閘門(mén)。

情景一控制運(yùn)用方案：因壩上水位較低，下泄總庫(kù)容為0.45 億m3。調(diào)度方案按照平均下泄流量500m3/s 設(shè)計(jì)，約25 小時(shí)內(nèi)能將壩上水位降至20.00m。其對(duì)應(yīng)壩上水位20.00m，下游水位18.90m，流量約640m3/s。

情景二控制運(yùn)用方案：向水利廳申請(qǐng)同蚌埠閘聯(lián)合調(diào)度，蚌埠閘同時(shí)開(kāi)閘放水，為提高下泄水量計(jì)算精度，本次調(diào)度均設(shè)置孔流下泄。

第一階段深孔閘開(kāi)啟閘門(mén)，逐步提至12 孔5.0m，此階段包括表1 序號(hào)1～4 調(diào)度過(guò)程，預(yù)計(jì)4 小時(shí)，此時(shí)壩上水位降至21.70m，下游水位上漲至20.5m，下泄水量約0.19 億m3；第二階段開(kāi)啟淺孔閘、深淺孔閘同時(shí)泄水，此階段包括表1、表2 序號(hào)5～7 調(diào)度過(guò)程，預(yù)計(jì)22 小時(shí)，下泄水量約0.65 億m3；兩階段合計(jì)26 小時(shí)，下泄水量0.84 億m3，具體見(jiàn)表1和表2。

表1 深孔閘過(guò)流匡算表

表2 淺孔閘過(guò)流匡算表

情景三控制運(yùn)用方案：第一階段深孔閘開(kāi)啟閘門(mén)，逐步提至12 孔5.0m，此階段包括表3 序號(hào)1～4調(diào)度過(guò)程，預(yù)計(jì)4 小時(shí)，此時(shí)壩上水位降至22.5m，下游水位上漲至20.5m，下泄水量約0.21 億m3；第二階段開(kāi)啟淺孔閘、深淺孔閘同時(shí)泄水，此階段包括表3、表4 序號(hào)5～7 調(diào)度過(guò)程，預(yù)計(jì)6 小時(shí)，下泄水量約0.66 億m3；第三階段淺孔閘、深淺孔閘低水位差泄水（對(duì)應(yīng)正常情況下閘門(mén)全開(kāi)），此階段包括表3、表4 序號(hào)8～10 調(diào)度過(guò)程，預(yù)計(jì)26 小時(shí)，下泄水量約0.80 億m3；三階段合計(jì)36 小時(shí)，下泄水量1.67 億m3，具體見(jiàn)表3 和表4。

表3 深孔閘過(guò)流匡算表

表4 淺孔閘過(guò)流匡算表

4 結(jié)論

4.1 時(shí)效性要求

臨淮崗工程高水位差工況下泄水多因流域發(fā)生強(qiáng)降雨，為充分做好洪水防御準(zhǔn)備，工程需要在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成預(yù)泄騰空壩上庫(kù)容工作。洪水從王家壩到臨淮崗工程需24～36 小時(shí)，加上地表匯流時(shí)間，預(yù)計(jì)強(qiáng)降雨開(kāi)始到洪水行進(jìn)至臨淮崗工程約48 小時(shí)以上，加之當(dāng)前我國(guó)氣象預(yù)報(bào)能力不斷提升，預(yù)計(jì)臨淮崗工程有效泄水時(shí)間超過(guò)4 天，以上三種泄水情景均可在24～36 小時(shí)完成，滿足時(shí)效性要求。

4.2 安全性要求

為避免突然泄洪對(duì)淮干沿線社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)構(gòu)成安全影響，臨淮崗工程管理局需在開(kāi)閘泄水前及時(shí)通知工程上下游沿線地方政府，為上下游水位極速波動(dòng)做好相應(yīng)準(zhǔn)備工作。

4.3 調(diào)度要求

淮河干流兩梯級(jí)臨淮崗和蚌埠閘協(xié)同呼應(yīng)。臨淮崗工程在壩上水位超過(guò)21.0m 以上泄洪時(shí)，應(yīng)同蚌埠閘開(kāi)閘聯(lián)合調(diào)度。一是避免臨淮崗工程下游河水過(guò)度壅高，影響泄水效率；二是保持下游河道水位平穩(wěn)漲落；三是保證河道整體水量穩(wěn)定，臨淮崗工程完成泄水調(diào)度后，需告知蚌埠閘適時(shí)截留河水，保證下游城市供水、灌溉、航運(yùn)和發(fā)電需求■