沂河徐州下游段東調(diào)南下工程治理效果分析

鄭長(zhǎng)陵 周沛勇

(新沂水文水資源監(jiān)測(cè)中心 221400)(邳州水文水資源監(jiān)測(cè)中心 221300)

1 概況

沂河是沂沭泗水系中最大的山洪河道，發(fā)源于山東省沂源縣沂山，自江蘇邳州的齊村流入江蘇省徐州市境內(nèi)，在新沂的苗圩附近匯入駱馬湖。河道總長(zhǎng)353km(其中徐州境內(nèi)45.5km)，流域總集水面積11820km2，在彭家道口由分沂入沭水道分水入沭河，在江風(fēng)口由邳蒼分洪道分水入中運(yùn)河。

20世紀(jì)90年代中后期，由于河床淤積、新建徐海公路壩、河灘栽種高稈植物等綜合因素影響，沂河徐州下游段(華沂—駱馬湖口段)的行洪能力下降到歷史最低水平。各級(jí)防汛部門高度重視，在東調(diào)南下沂河20年一遇治理工程(Ⅰ期工程，設(shè)計(jì)流量7000m3/s)、50年一遇治理工程(Ⅱ期工程，設(shè)計(jì)流量8000m3/s)中，先后采取拆壩建橋、中泓開挖等整治措施，使該河段行洪能力明顯增強(qiáng)。

為合理進(jìn)行洪水調(diào)度，科學(xué)進(jìn)行防洪決策，本文對(duì)東調(diào)南下沂河Ⅰ期工程、Ⅱ期工程的治理效果及沂河徐州下游段現(xiàn)狀行洪能力進(jìn)行分析。

2 分析思路

華沂(壩上)水位站位于沂河徐州境內(nèi)段中部，是沂河徐州下游段的重要水情控制站，該站水位—流量關(guān)系的演變直接反映沂河徐州下游段行洪能力的變化。因此，對(duì)該站不同時(shí)期水位—流量關(guān)系進(jìn)行分析可以達(dá)到對(duì)該河段不同時(shí)期行洪能力進(jìn)行分析的目的。

2000年初，曾就沂河徐州境內(nèi)段行洪能力進(jìn)行過(guò)分析，得到1972～1998年間華沂(壩上)站的4種水位—流量關(guān)系。這4種水位—流量關(guān)系表明:在不到30年的時(shí)間里，該河段的行洪能力呈現(xiàn)明顯的三個(gè)階梯性降低［1］。

1999年汛后至2000年汛前，沂河徐州境內(nèi)段Ⅰ期治理工程實(shí)施了徐海公路壩拆除、堰頭以下段6.6km中泓開挖等項(xiàng)目。項(xiàng)目實(shí)施后，華沂(壩上)站呈現(xiàn)出2000～2008年水位—流量關(guān)系。2008年汛后至2009年汛前，沂河徐州境內(nèi)段Ⅱ期治理工程實(shí)施了華沂漫水壩閘改橋、華沂壩至鐵路橋段4.8km中泓開挖、沂河入湖口段4.2km中泓開挖等項(xiàng)目。項(xiàng)目實(shí)施后，華沂(壩上)站呈現(xiàn)出2009～2011年水位—流量關(guān)系。分析上述兩種水位—流量關(guān)系，即可得到這兩個(gè)時(shí)期該河段的河道行洪能力。將這兩種關(guān)系和20世紀(jì)中后期的水位—流量關(guān)系進(jìn)行對(duì)比分析，即看出沂河階段性工程治理的防洪效果。

華沂(壩上)站1951～1971年為國(guó)家水文站，1972年流量測(cè)驗(yàn)設(shè)施上遷20km至港上后降為水位站，從此該站僅有水位資料，要建立該站洪峰水位—洪峰流量關(guān)系，首先要解決其洪峰流量資料的來(lái)源問(wèn)題。根據(jù)沂沭泗地區(qū)暴雨洪水往往具有較高同步性的水文特性，經(jīng)過(guò)歷史水文資料對(duì)比分析，結(jié)合防汛部門工作經(jīng)驗(yàn)，綜合考慮洪水傳播特性和區(qū)間集水面積比重較小的實(shí)際，用上游港上水文站洪峰流量的90%推求華沂(壩上)站洪峰流量。

3 分析過(guò)程

3.1 水位—流量關(guān)系的建立

搜集2000～2011年沂河36場(chǎng)洪水資料，將2000～2008年的26場(chǎng)洪水組成第一組資料，將2009～2011年的10場(chǎng)洪水組成第二組資料，分別摘錄各場(chǎng)洪水華沂(壩上)站洪峰水位和港上站相應(yīng)洪峰流量，用Qm華=0.90Qm港計(jì)算華沂站洪峰流量，分別繪制兩組資料 Gm～Qm相關(guān)圖［2］(2000～2008年相關(guān)圖略，2009～2011年相關(guān)圖見圖1)，選配的兩個(gè)相關(guān)線數(shù)學(xué)模型公式分別為:Qm=82.8187G2m-3549.3082Gm+36263.3399(2000～2008年)和 Qm=162.3336G2m-7843.0153Gm+94925.6439(2009～2011年)，兩關(guān)系線均通過(guò)符號(hào)檢驗(yàn)、適線檢驗(yàn)、偏離數(shù)值檢驗(yàn)，系統(tǒng)誤差和隨機(jī)不確定度均滿足一類精度巡測(cè)站單一曲線法水位—流量關(guān)系定線精度指標(biāo)要求［3］。

圖1 華沂(壩上)站2009年至2011年水位—流量相關(guān)曲線

3.2 不同階段行洪能力歸納與工程效果分析

根據(jù)上述兩種關(guān)系，用得到的兩個(gè)數(shù)學(xué)模型公式，分別計(jì)算2000～2008年、2009～2011年各水位級(jí)對(duì)應(yīng)的流量值。為便于比較分析，同時(shí)引用2000年分析成果中1994～1998年的水位流量關(guān)系［1］，計(jì)算與引用成果匯總見下表。根據(jù)表中數(shù)據(jù)繪制華沂(壩上)站不同時(shí)期水位—流量關(guān)系對(duì)比分析圖，見圖2。

沂河華沂(壩上)站不同時(shí)期水位—流量關(guān)系表 單位:m3/s

圖2 華沂(壩上)站不同時(shí)期水位—流量關(guān)系對(duì)比分析

上表所列華沂(壩上)站三個(gè)時(shí)期的水位—流量關(guān)系，即代表著三個(gè)時(shí)期沂河徐州下游段的行洪能力，從上表和圖2可看出三種關(guān)系存在明顯的兩次突變，這兩次變化就是沂河20年一遇工程治理、50年一遇工程治理的明顯效果。

4 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)上述分析，沂河?xùn)|調(diào)南下Ⅰ期、Ⅱ期工程治理階段性增加了沂河徐州下游段的河道行洪能力，大大減輕了沂河防汛壓力。

a.沂河20年一遇治理工程使徐州下游段河道行洪能力提高了15%左右，當(dāng)發(fā)生4000m3/s左右的中等洪水時(shí)可使同級(jí)洪峰流量下的洪峰水位降低0.3m左右。

b.沂河50年一遇治理工程使徐州下游段河道行洪能力又提高了30%左右，當(dāng)發(fā)生4000m3/s左右的中等洪水時(shí)可使同級(jí)洪峰流量下的洪峰水位再降低0.8m左右。

c.當(dāng)沂河徐州下游段今后發(fā)生3500m3/s以下洪水時(shí)，2009年以后的水位—流量關(guān)系線可直接用作該河段洪水預(yù)報(bào)方案;當(dāng)發(fā)生3500m3/s以上洪水時(shí)，可將新出現(xiàn)的水位—流量關(guān)系加入重新綜合定線，進(jìn)行洪水預(yù)報(bào)方案修訂。也可根據(jù)沂沭泗洪水調(diào)度方案直接建立利用臨沂站洪峰流量預(yù)報(bào)華沂(壩上)站洪峰水位的預(yù)報(bào)方案。

d.建議流域機(jī)構(gòu)和地方政府加大河道管理力度，鞏固來(lái)之不易的豐碩成果。

1 徐州市青年科技工作者協(xié)會(huì).徐州市第四屆青年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集［C］.徐州:［出版者不詳］，2002.

2 蔡文祥，許大明.水文計(jì)算［M］.南京:河海大學(xué)出版社，1989.

3 水利部長(zhǎng)江水利委員會(huì)水文局.SL 247—1999水文資料整編規(guī)范［S］.北京.中國(guó)水利水電出版社，2000.