嶂山閘泄流能力分析

馬余良 趙天昌

嶂山閘泄流能力分析

馬余良 趙天昌

一、概況

1.工程概況

嶂山閘位于江蘇省宿遷市嶂山村西1.1km處，設(shè)計(jì)流量8000m3/s，校核流量10000m3/s，是駱馬湖主要排洪口門，也是沂沭泗河洪水東調(diào)南下工程的重要組成部分。

駱馬湖承接上游南四湖、邳蒼地區(qū)、沂河南下洪水，經(jīng)調(diào)蓄后由嶂山閘經(jīng)新沂河下泄入海。汛期該閘根據(jù)駱馬湖上游來水和新沂河沭陽上游河段的區(qū)間匯水等，按新沂河設(shè)計(jì)行洪規(guī)?？刂葡滦沽髁?；非汛期嶂山閘關(guān)閘蓄水，保證駱馬湖北調(diào)送水及周邊徐州、宿遷地區(qū)的農(nóng)業(yè)灌溉用水，并保護(hù)新沂河灘地30萬畝小麥免受桃汛威脅，同時為駱馬湖地區(qū)的工業(yè)、航運(yùn)、漁業(yè)用水提供有利條件。

2.河道概況

新沂河是沂沭泗地區(qū)主要排洪河道之一，分泄上游55000km2的洪水，并承泄嶂山閘至沭陽河段2322km2的區(qū)間匯水。從嶂山閘起，向東流經(jīng)新沂、宿豫、沭陽、灌云、灌南5個縣（市），至堆溝會灌河于燕尾港南灌河口入黃海，全長146km。保護(hù)兩岸1000萬畝耕地、600余萬人口的安全，灌溉面積289萬畝，排澇面積56萬畝。

新沂河按河床比降等特征分為3段：自嶂山閘至沭陽城為上段，長43km，河道比降大，水流湍急，流勢不穩(wěn)；沭陽城至小潮河閘為中段，長67km，河道比降減緩，河面逐漸展寬；小潮河閘至入海口為下段，長34km，河道比降平緩，河口則成倒比降，河面開闊。

二、嶂山閘水文站水位流量關(guān)系分析

1.測站簡介

嶂山閘水文站位于江蘇省宿遷市宿豫區(qū)曉店鎮(zhèn)嶂山村，東經(jīng)118°19'，北緯34°07'，1961年設(shè)站，為國家級重點(diǎn)水文站、中央報(bào)汛站。觀測項(xiàng)目有水位、流量、降水、水質(zhì)、泥沙等。測流斷面在嶂山閘下游473m處，斷面寬461m，實(shí)測最大泄量發(fā)生在1974年8月16日，流量為5760m3/s。

2.洪水組成

沂沭泗流域面積7.96萬km2，駱馬湖以上的集水面積5.5萬km2，駱馬湖承接的來水有3支，即沂河干流來水、泗運(yùn)水系經(jīng)南四湖下泄的洪水及邳蒼地區(qū)澇水等。嶂山閘作為駱馬湖的重要泄洪口門之一，根據(jù)大水年份駱馬湖出湖口門流量資料分析，近70%以上的出湖洪水經(jīng)嶂山閘下泄進(jìn)入新沂河。嶂山閘水文站斷面洪水流

量完全受嶂山閘調(diào)節(jié)控制。

3.水位流量關(guān)系的特點(diǎn)

嶂山閘水文站屬于閘壩站，其過水?dāng)嗝媪髁客耆荛l門變動調(diào)節(jié)控制，下游河道新沂河從嶂山閘起到沭陽段內(nèi)沒有水工建筑物，下游水位不再受其他水工建筑物調(diào)節(jié)影響，又具有河道站的特性。

嶂山閘調(diào)閘后2～4h，其下游水位趨于穩(wěn)定，下游雖有老沭河、新開河、淮沭河、柴沂河、路北河等支流匯入，但由于這些河與新沂河交匯處距嶂山閘距離較遠(yuǎn)，加之閘下河段河床比降較大，所以水位流量關(guān)系受下游洪水頂托的影響相對較小，嶂山閘下游水位流量關(guān)系曲線呈單一線，見圖1。

圖1 新沂河嶂山閘（閘下游）水位～流量關(guān)系曲線圖

三、嶂山閘泄洪能力分析

在歷年實(shí)際控制運(yùn)用中，該閘有自由式孔流、淹沒式孔流、淹沒式堰流三種泄流方式。根據(jù)《水文資料整編規(guī)范》采用歷年實(shí)測流量資料進(jìn)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（即淹沒式堰流出流）時，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，等于駱馬湖水位（洋河灘閘上游）減嶂山閘下游水位（因閘門全開時，該閘上、下游水位差較小，閘上游水位采用駱馬湖水位）。

由淹沒式堰流公式可繪制嶂山閘（閘門全開）泄流曲線圖，見圖2。

圖2 嶂山閘（閘門全開）泄流曲線圖

設(shè)定嶂山閘下水位（Z嶂下），查圖1：嶂山閘下游水位流量關(guān)系曲線Z～Q曲線，得到Q；并得到hL（Z嶂下-15.50）；根據(jù)hL、Q,查嶂山閘（閘門全開）泄流曲線ΔZ～Q～hL曲線，得到ΔZ，進(jìn)而得到Z駱=Z嶂下+ΔZ。也就得到Z駱～Q曲線。具體成果見表1、圖3。

表1 駱馬湖洋河灘水位與嶂山閘泄流量成果表

圖3 新沂河嶂山閘泄洪能力關(guān)系曲線圖

嶂山閘閘門全部開啟時，建立駱馬湖（楊河灘閘站上游）水位與嶂山閘泄流關(guān)系，從圖中可以看出，當(dāng)駱馬湖水位24.00m時，嶂山閘下泄流量為6150m3/s，當(dāng)駱馬湖水位25.18m時，嶂山閘的下泄流量可達(dá)7500 m3/s。

依據(jù)沂沭泗河洪水調(diào)度方案（國汛〔2012〕8號）調(diào)度原則，嶂山閘下游沭陽水文站斷面不超過流量7800m3/s以及沭河、區(qū)間來水影響，為確保新沂河行洪安全，必要時控制嶂山閘流量，因此嶂山閘最大泄洪能力可以定位在7500m3/s，對應(yīng)駱馬湖水位為25.18m。

四、結(jié)論

駱馬湖承接南四湖、沂河及以上區(qū)間的下泄洪水，嶂山閘作為駱馬湖的重要泄洪口門，其泄洪流量的控制，對于區(qū)域防洪調(diào)度決策相當(dāng)重要，隨著新沂河整治工程的實(shí)施和下游河道不斷演變，嶂山閘的水位流量關(guān)系還將隨之改變。因此，必須做好水位流量關(guān)系的分析研究，才能準(zhǔn)確掌握嶂山閘的最大泄洪能力，對防汛控制調(diào)度運(yùn)用具有重要的參考意義■

（作者單位：江蘇省駱運(yùn)水利工程管理處 223800）

（專欄編輯：王 適）