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        駱馬湖泄流能力分析

        2023-12-19 07:11:54馬余良趙天昌莊萬里許攀
        治淮 2023年12期
        關(guān)鍵詞:洪河駱馬湖水位

        馬余良,趙天昌,莊萬里,許攀

        (1.江蘇省駱運水利工程管理處,江蘇 宿遷 223800;2.駱馬湖水利管理局,江蘇 宿遷 223800)

        駱馬湖為江蘇省第四大淡水湖,地處淮河沂沭泗流域,隸屬江蘇省宿遷市、徐州市,蓄水面積375km2,汛限水位22.50m,汛末蓄水位23.00m,設(shè)計洪水位25.00m,校核洪水位26.00m,是沂沭泗洪水的重要調(diào)蓄水庫,具有防洪、灌溉、航運、發(fā)電、水產(chǎn)養(yǎng)殖等功能。駱馬湖承接的來水有三支,即沂河干流來水、泗運水系經(jīng)南四湖下泄的洪水及邳蒼地區(qū)澇水,集水面積51178km2,多年平均汛期的來量和出量均占全年來量和出量的80%,而汛期水量又集中于7、8 兩月。出湖主要泄洪通道有新沂河、中運河及徐洪河,控制口門分別為嶂山閘、皂河閘及劉集地涵,本文重點分析駱馬湖在未啟用滯洪區(qū)的情況下,三座涵閘不同水位級的最大泄洪流量之和,即駱馬湖最大泄洪流量。

        1 駱馬湖泄洪建筑物基本情況

        嶂山閘位于江蘇省宿遷市曉店鎮(zhèn),為駱馬湖出湖最大泄洪水工建筑物,1961 年建成,閘上游為駱馬湖,閘下游為新沂河,共36 孔,每孔凈寬10m,設(shè)計過閘流量8000m3/s,校核10000m3/s。

        皂河閘位于江蘇省宿遷市皂河鎮(zhèn),1951 年建成,最近一次除險加固為2015 年,加固后的節(jié)制閘共6孔,單孔凈寬10m,閘左側(cè)布置4 臺套水輪發(fā)電機組。閘上游為駱馬湖,閘下游為中運河,設(shè)計過閘流量500m3/s,校核1000m3/s。該閘東接駱馬湖南堤、西接皂河船閘東堤,與洋河灘閘、駱馬湖南堤等組成駱馬湖一線控制工程,是駱馬湖泄洪口門之一。

        劉集地涵位于江蘇省邳州市議堂鎮(zhèn)和八路鎮(zhèn),是徐洪河干河與房亭河交匯處的地下立體交叉工程,地下涵洞南側(cè)與徐洪河干河連接,底層地下涵洞按南水北調(diào)引水流量200m3/s 設(shè)計,按協(xié)助駱馬湖調(diào)泄洪水400m3/s 校核。

        2 駱馬湖泄洪建筑物泄量占比

        駱馬湖主要泄洪口門有嶂山閘、皂河閘、劉集地涵,駱馬湖泄洪時間主要發(fā)生在每年的7—9 月份,近十年來各閘7—9 月份的泄洪水量,詳細見表1。通過表1 可以看出,嶂山閘泄洪水量占駱馬湖總泄洪水量達80%以上,且皂河閘、劉集地涵的統(tǒng)計水量中有部分為供用水量,嶂山閘泄洪水量實際占比應(yīng)更大。另外,由于現(xiàn)在執(zhí)行汛期嚴格控制汛限水位,沂沭泗區(qū)域工程調(diào)度方式也發(fā)生轉(zhuǎn)變,在發(fā)生較大洪水時,考慮徐洪河、運河行洪、航運安全,絕大部分來水經(jīng)嶂山閘下泄,從近2 年的數(shù)據(jù)中可以看出,嶂山閘下泄水量占比超過了90%。

        表1 2011—2021 年駱馬湖主要出湖口門水量統(tǒng)計表(單位:億m3)

        3 駱馬湖泄洪建筑物出流能力分析

        3.1 嶂山閘泄洪能力

        嶂山閘下游為新沂河,新沂河從嶂山閘起,向東流經(jīng)燕尾港南灌河口入黃海,全長146km,之間無水工建筑控制,根據(jù)該閘近年實測流量成果點繪水位流量關(guān)系曲線(圖略),下游水位流量關(guān)系具有河道站的特性,呈單一線。

        在歷年實際控制運用中,該閘有三種泄流方式:自由式孔流、淹沒式孔流、淹沒式堰流。根據(jù)《水文資料整編規(guī)范》采用歷年實測流量資料進行圖解分析法定線,率定出自由式孔流、淹沒式孔流、淹沒式堰流推流公式。嶂山閘泄洪能力是指嶂山閘在閘門敞開時(即淹沒式堰流出流)可通過節(jié)制閘排泄的最大流量,淹沒式堰流的推算公式:

        式中:B 為閘門開啟總寬;

        hl為閘下游水頭;

        ΔZ 為水位差,采用駱馬湖水位(洋河灘閘上游)減嶂山閘下游水位。

        先設(shè)定嶂山閘下游水位為Z嶂山下,通過查嶂山閘下游Z~Q 水位流量關(guān)系曲線圖,得到相應(yīng)的流量Q;再根據(jù)已知流量Q、閘寬B、閘下游水頭 hl,代入淹沒式堰流公式,可以反求出水位差ΔZ,則駱馬湖相應(yīng)水位Z駱為Z嶂山下+ΔZ,駱馬湖洋河灘水位與嶂山閘泄流量成果詳細見表2,嶂山閘泄洪能力關(guān)系曲線見圖1。

        圖1 新沂河嶂山閘泄洪能力關(guān)系曲線圖

        表2 駱馬湖洋河灘水位與嶂山閘泄流量成果表

        從圖1 中可以看出,當(dāng)駱馬湖水位23.00m 時,嶂山閘下泄流量為5650m3/s,當(dāng)駱馬湖水位23.50m時,嶂山閘下泄流量為6350m3/s,當(dāng)駱馬湖水位23.94m 時,嶂山閘的下泄流量可達7000m3/s。

        依據(jù)《沂沭泗河洪水調(diào)度方案》調(diào)度原則,嶂山閘下游沭陽水文站斷面不超過流量7800m3/s,考慮2019 年沭陽站發(fā)生歷史最高水位時,實測流量為6900m3/s,以及沭河、區(qū)間來水影響,為確保新沂河行洪安全,必要時倒控制嶂山閘流量,因此嶂山閘最大泄洪能力可以定位在7000m3/s。非汛期期間,新沂河兩堤之間的灘地有近40 萬畝耕地,一直以來種夏禁秋。因此在麥作期間,為了確保新沂河灘地麥子收獲,同時考慮防止沭河下泄污水污染淮沭河清水通道,嶂山閘盡量不泄洪;嶂山閘即使泄洪,根據(jù)下游出路,為保證駱馬湖防洪安全同時兼顧保灘地小麥,麥作期間嶂山閘泄洪流量一般不超過500m3/s,通過新沂河南偏泓分泄200m3/s,通過淮沭河?xùn)|岸柴米閘、錢集閘分泄300m3/s。綜上,嶂山閘的泄洪流量控制在500~7000m3/s。

        3.2 皂河閘泄洪能力

        皂河閘為分泄的駱馬湖洪水主要口之一,也是中運河流量控制工程,控制駱馬湖向中運河的泄洪流量,調(diào)節(jié)閘上下游水位,以保航道和駱馬湖一線大堤安全,實測歷史最大流量1240m3/s,發(fā)生日期為1974 年8 月16 日,相應(yīng)上游水位24.96m;2019年,淮河流域洪澤湖出現(xiàn)較大干旱,實施“引沂濟淮”調(diào)水,調(diào)泄駱馬湖水補充洪澤湖,8 月9 日實測流量710m3/s,對應(yīng)駱馬湖上游水位僅為21.70m,因此當(dāng)駱馬湖水位超過23.00m 時,能滿足閘校核流量1000m3/s;另外,依據(jù)調(diào)度原則,在駱馬湖防洪形勢不是很緊張時,考慮中運河航運船舶的通航安全及兼顧上游地區(qū)內(nèi)澇的排泄,一般可控制皂河閘下泄流量250~400m3/s。因此,皂河閘下泄出湖流量可控制在250~1000m3/s。

        3.3 劉集地涵泄洪能力

        劉集地涵位于徐洪河干河與房亭河交匯處,控制駱馬湖洪水下泄徐洪河流量的控制性工程,按照調(diào)度方案,當(dāng)駱馬湖水位25.0m,為減輕駱馬湖和黃墩湖滯洪區(qū)洪水壓力,劉集地涵上層排洪孔調(diào)泄駱馬湖洪水200m3/s;當(dāng)駱馬湖水位達25.50m 時,劉集地涵上層排洪孔調(diào)泄駱馬湖洪水400m3/s,相應(yīng)開啟其下游黃河北閘、沙集閘,幫助泄洪。徐洪河行洪期間,不考慮照顧房亭河北部分地區(qū)約240km2的排澇。根據(jù)實際調(diào)度資料,為兼顧徐洪河航運,控制劉集地涵下泄流量一般不超過150m3/s。因此,劉集地涵下泄出湖流量可控制在150~400m3/s。

        4 結(jié)論

        通過對駱馬湖三個出湖口門的泄流能力分析可以看出,在不考慮黃墩湖滯洪區(qū)滯洪情況下,當(dāng)駱馬湖水位22.50m 時,最大出湖泄流能力為6350m3/s,其中嶂山閘流量4950m3/s、皂河閘流量1000m3/s、劉集地涵流量400m3/s;當(dāng)駱馬湖水位23.00m 時,最大出湖泄流能力為7050m3/s,其中嶂山閘流量5650m3/s、皂河閘流量1000m3/s、劉集地涵流量400m3/s;駱馬湖水位23.50m 時,最大出湖泄流能力為7750m3/s,其中嶂山閘流量6350m3/s、皂河閘流量1000m3/s、劉集地涵流量400m3/s;駱馬湖水位23.94m 時,最大出湖泄流能力為8400m3/s,其中嶂山閘流量7000m3/s,超過1974 年8 月16 日歷史最大流量5760m3/s(相應(yīng)的駱馬湖水位25.47m)、皂河閘流量1000m3/s、劉集地涵流量400m3/s;非汛期防洪不緊張時,為保證新沂河兩岸灘地小麥等農(nóng)作物、中運河和徐洪河通航安全,嶂山閘泄量控制在500m3/s,中運河控制在250m3/s,徐洪河控制在150m3/s,駱馬湖的出湖能力為900m3/s ■

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