沂河葛溝橡膠壩防洪調(diào)度相關(guān)問題研究

劉繼磊

(臨沂市河?xùn)|區(qū)石拉淵灌區(qū)灌溉管理處，山東臨沂 276034)

近些年來，山東省臨沂市為了充分開發(fā)和利用沂河的洪水資源，在臨沂市城區(qū)段的沂河干流流域先后建造了數(shù)個橡膠壩，其中包括葛溝橡膠壩。這些橡膠壩能夠在汛期最大程度攔截過境洪水，不但補(bǔ)給了城區(qū)的地下用水，而且還為臨沂市的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及旅游景觀建造工程提供所需的水源，改變了當(dāng)?shù)氐乃鷳B(tài)環(huán)境。同時我們也必須認(rèn)識到，雖然這些橡膠壩攔截蓄水的能力很大，但是如果在洪水來臨時，不能合理地調(diào)度，那么將直接威脅到城區(qū)人民的生命安全。所以，制定一套科學(xué)合理的橡膠壩汛期調(diào)度方案的重要性就不言而喻了。

1 沂河葛溝橡膠壩的基本情況

沂河葛溝橡膠壩于2010年10月在沂河中泓樁號106+775處建成，與上游的葛溝水文站相距約180m，其主要功能是蓄水發(fā)電、灌溉農(nóng)作物，同時負(fù)責(zé)周邊地市的工業(yè)生產(chǎn)、旅游景觀以及生態(tài)建設(shè)用水，是一座中型規(guī)模的水利工程［1］。沂河葛溝橡膠壩的成功建立和順利運(yùn)營，盡管保證了沂河以東地區(qū)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的持續(xù)用水，但是由于沂河是行洪河道中的骨干河道，汛期到來時，洪水水流湍急、水量極大，如果調(diào)度不當(dāng)，將會造成洪水之間的疊加，使葛溝橡膠壩工程以及下游河道的安全都受到威脅。

葛溝橡膠壩由4節(jié)壩袋構(gòu)成，每節(jié)壩袋凈寬78m，中墩厚度1.2m，壩高5m，總寬度316m，壩底高程86m，采取20年一遇的設(shè)計和50年一遇校核的洪水標(biāo)準(zhǔn)，相應(yīng)的洪峰流量分別是12000m3/s和9000m3/s。將正常的蓄水位設(shè)計為90.7m，一次的需水量設(shè)計為301萬m3，回水長度設(shè)計為5.2km。作為葛溝灌溉區(qū)域渠首的葛溝橡膠壩，將其灌溉面積設(shè)計為2.1萬hm2，渠首進(jìn)水閘的流量設(shè)計為35m3/s。

2 葛溝橡膠壩工程對葛溝水文站流量測驗的影響

葛溝水文站是國家重要的水文測量站，建于1951年5月。目前，葛溝水文站的基本水尺斷面與葛溝橡膠壩的上游相距180m。當(dāng)對葛溝橡膠壩進(jìn)行蓄水以后，葛溝水文站的基本水尺斷面以及流速儀測流斷面將會被淹沒。當(dāng)葛溝橡膠壩的蓄水位處于89m以上的時候，基本水尺斷面的平均水深將超過3m，水深最大處將超過5.6m。基本水尺斷面的流速由于受到了橡膠壩回水的影響，整體流速偏低，而使用現(xiàn)有的檢測設(shè)備是無法對80m3/s以下的流量進(jìn)行測驗的。對于壩下涉水的流量，也只能對30m3/s以下的流量進(jìn)行測量，這樣一來就不能測量到30～80m3/s之間的流量，從而直接影響到沂河徑流總量的控制。

3 制定防洪調(diào)度方案的原則

進(jìn)入汛期以后，在制定防洪調(diào)度方案時，應(yīng)將沂河橡膠壩防洪的安全性放在第1位，其次才應(yīng)考慮興修水利問題以及當(dāng)?shù)芈糜尉坝^建造的需要。通過分析葛溝橡膠壩在建成蓄水以后對當(dāng)前葛溝水文站流量的影響，結(jié)合當(dāng)前沂河葛溝橡膠壩的基本情況，在進(jìn)行橡膠壩防洪調(diào)度方案制定的時候應(yīng)以以下原則為基本出發(fā)點:

3.1 限制蓄水原則

為了保證能夠安全度過汛期，并且起到蓄水和興修水利的目的，橡膠壩應(yīng)該在每次汛期，也就是每年的6～10月之間對蓄水進(jìn)行限制。葛溝灌溉引水渠流量設(shè)計為35m3/s，相對應(yīng)的蓄水位設(shè)計為89m;用來進(jìn)行農(nóng)業(yè)灌溉的流量設(shè)計為20m3/s，相對應(yīng)的蓄水位設(shè)計為88m，這時壩袋的高度達(dá)到3m，蓄水量則達(dá)到150萬m3。當(dāng)蓄水位達(dá)到88m的時候，葛溝水文站的基本水尺斷面的平均水深為3m，過水?dāng)嗝娴拿娣e為960m2，此時，可以針對沂河30m3/s以上的流量采用轉(zhuǎn)子式流速儀的方式進(jìn)行橋測，并對30m3/s以下的流量在基下500m的地方進(jìn)行涉水測流。綜上所述，建議葛溝橡膠壩在汛期應(yīng)將水位限制在88m，比正常的蓄水位低將近2m［2］。這樣一來，既可以灌溉，又可以減少調(diào)節(jié)灌渠進(jìn)水閘和壩袋的次數(shù)，能夠節(jié)約大量的工程運(yùn)行費(fèi)用。若在行洪的時候發(fā)生塌壩，也可以將落壩的時間節(jié)省到2h以上，不會對當(dāng)前葛溝水文站的流量測試造成很大的影響。

3.2 統(tǒng)一聯(lián)合調(diào)度原則

目前，臨沂城區(qū)段的沂河干支流包括葛溝橡膠壩在內(nèi)，已經(jīng)建成了8座橡膠壩，其余7座分別是葛莊橡膠壩、柳杭橡膠壩、花園橡膠壩、小埠東橡膠壩、桃園橡膠壩、角沂橡膠壩、三和橡膠壩。這8座橡膠壩工程的總蓄水量能達(dá)到9191萬m3，擁有較大的蓄水能力，在實施組合充排水這一過程時所耗費(fèi)的時間也比較多，因此，如果不能在洪水來臨的時候進(jìn)行合理適當(dāng)?shù)姆篮檎{(diào)度，將會直接危害到周邊地區(qū)人民的生命財產(chǎn)安全，同時使臨沂市的安全受到洪水的威脅。所以，在每年的主汛期間，也就是每年的6月20日～8月20日之間，整個沂河葛溝壩的防洪調(diào)度必須遵循統(tǒng)一聯(lián)合調(diào)度的原則，嚴(yán)格按照當(dāng)?shù)胤篮椴块T的統(tǒng)一調(diào)度指揮來實施防洪措施。

3.3 提前泄洪原則

葛溝橡膠壩在上游洪水洪峰來臨之前應(yīng)該提前泄洪以防止洪峰的疊加。根據(jù)多年的實際測量所得的數(shù)據(jù)來看，葛溝水文站上游的洪水平均漲水時間是17h，洪水預(yù)報的平均預(yù)見期是6.5h，但是葛溝橡膠壩設(shè)計的排水時間卻是4h，如果在汛期將水位加以限制，那么排水的時間將被縮短2h。所以，只要進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆篮檎{(diào)度，那么人為加大的自然來水洪峰流量到來時所造成的損失就可以完全被避免，也可以將壩前的蓄水在自然來水洪峰流量來臨之前放空。在洪峰結(jié)束以后，再抓住有利時機(jī)對尾部洪水進(jìn)行攔蓄，有效利用洪水資源。

3.4 水情導(dǎo)向原則

要想既能把握蓄洪泄洪的時機(jī)，又能進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)度，就必須對上游來水的情況了如指掌。所以，對葛溝水文站的水情進(jìn)行實時的監(jiān)控以及對洪水進(jìn)行時刻的預(yù)報都關(guān)系到葛溝橡膠壩的調(diào)度成功與否。在發(fā)生降雨以后，水文部門要將葛溝水文站上游來水的洪峰流量大小以及出現(xiàn)洪峰的視角快速地預(yù)報出來，并據(jù)此來選擇葛溝橡膠壩的調(diào)度運(yùn)用方案。與此同時，葛溝水文站要時刻對斷面的過水流量進(jìn)行監(jiān)控，并且及時把握葛溝橡膠壩能夠開始進(jìn)行攔截洪水尾部的機(jī)會，避免在水大的時候不能蓄水，水小的時候不能蓄滿的現(xiàn)象出現(xiàn)。

4 制定防洪調(diào)度運(yùn)行的方案

葛溝橡膠壩在2011年7月開始試運(yùn)行，基本上將蓄水位保持在所建議的88m。當(dāng)月葛溝橡膠壩的行洪情況如下表所示。

葛溝橡膠壩2011年7月行洪情況表

由上表可以得出:當(dāng)葛溝橡膠壩的壩高在3m左右的時候，單位溢流的水深增加的平均過壩流量是384m3/s，可看似為400m3/s。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，我們可以來制定以下防洪調(diào)度的方案:

a.當(dāng)汛期限制水位為88m的時候，要比正常蓄水位90m降低2m。

b.當(dāng)葛溝水文站預(yù)報的上游來水流量小于400m3/s的時候，要采取壩頂溢流的方式來泄洪。

c.當(dāng)葛溝水文站預(yù)報的上游來水流量在400～800m3/s的時候，要將橡膠壩塌落到1～87.6m來進(jìn)行泄洪。

d.當(dāng)葛溝水文站預(yù)報的上游來水流量在800～1200m3/s的時候，要將橡膠壩塌落到2～86.9m來進(jìn)行泄洪。

e.當(dāng)葛溝水文站預(yù)報的上游來水流量大于1200m3/s的時候，要將橡膠壩以全部塌壩的方式來進(jìn)行泄洪。

5 結(jié)語

沂河葛溝橡膠壩的成功建立和運(yùn)行，緩解了當(dāng)?shù)氐叵滤a(bǔ)給的壓力，保證了當(dāng)?shù)毓まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及旅游景觀的持續(xù)供水，同時也改善了當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境，在民生、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境方面均創(chuàng)造了很大的效益，但是進(jìn)入汛期以后的防洪安全問題也成為了一個值得深思的問題［3］。本文對沂河葛溝壩防洪安全調(diào)度問題的相關(guān)分析，對防洪安全工程未來的運(yùn)行和管理將會起到很好的指導(dǎo)作用。

［1］徐新華.河道管理范圍內(nèi)建設(shè)項目防洪影響分析及技術(shù)審查要求探討［J］.水利發(fā)展研究，2006(7).

［2］徐智廷，等.沂河梯級橡膠壩汛期調(diào)度運(yùn)用原則探討［J］.防汛與抗旱，2008(19).

［3］王明安，等.關(guān)于沂河洪水資源開發(fā)利用的探討［J］.水利建設(shè)與管理，2007(6).