行洪區(qū)口門寬度變化對淮河干流水位影響研究

金 鑫 楊 林

（淮河水利委員會綜合事業(yè)發(fā)展中心 蚌埠 233001）

1 實體模型概況

淮河干流正陽關至渦河口段實體模型位于合肥市三十崗鄉(xiāng)淮河模型基地內(nèi)，模型占地面積約12000m2，模擬河段選取上自正陽關以上1km，下至蚌埠閘下2km，全長144.5km，水平比尺1︰300，垂直比尺1︰60。實體模型淮河以北以淮北大堤為界，淮河以南以27.0m 高程或相應城市圈堤、防洪堤為界，上述邊界內(nèi)淮河兩側所有行洪區(qū)與生產(chǎn)圩均在模擬范圍內(nèi)。河段主要入?yún)R支流包括潁河、東淝河、茨淮新河、渦河等4 條支流，行洪區(qū)包括壽西湖、董峰湖、上六坊堤、下六坊堤、石姚段、湯漁湖、荊山湖、洛河洼等8 個行洪區(qū)以及東淝閘右圩、靠山圩、老婆家圩等多個生產(chǎn)圩。

2 研究內(nèi)容

行洪區(qū)口門寬度變化對淮河干流水位影響研究采用恒定流方式，即保持來流恒定、尾水恒定的情況下，通過控制不同的口門寬度，來控制行洪區(qū)進洪流量，研究不同分泄流量時淮河干流沿程水位的變化。本文以單獨開啟董峰湖或壽西湖行洪區(qū)，其他行洪區(qū)不開啟為例，說明行洪區(qū)口門寬度變化對淮河干流水位的影響。

表1 董峰湖行洪區(qū)口門不同開啟寬度時水位情況表（7000m3/s）

2.1 董峰湖行洪區(qū)

以董峰湖行洪區(qū)作為研究對象，在進口流量分別為7000m3/s、8000m3/s，出口水位為對應流量控制水位時，保持董峰湖單個行洪區(qū)口門行洪，測讀河道斷面流速分布，研究董峰湖行洪區(qū)全開、開啟3/4寬度、1/2 寬度、1/4 寬度時分泄流量對淮河干流沿程水位的影響。

2.1.1 降低水位情況

在來流量相同、口門開啟寬度不同時，董峰湖行洪區(qū)口門全開變化至口門開啟1/4 寬度時降低水位情況見表1 和表2。由表中數(shù)據(jù)可知，隨著口門開啟寬度減小，降低沿程水位也減小了。對于不同流量級，規(guī)律基本是一致的，說明行洪區(qū)的行洪效果與口門開啟寬度呈正相關。

相同來流量，口門開啟大小不同時河道和行洪區(qū)分泄流量的情況見表3。由表中數(shù)據(jù)可知，當來流量相同，則隨著口門開啟寬度的增大，行洪區(qū)分泄流量增大。

表2 董峰湖行洪區(qū)口門不同開啟寬度時水位情況表（8000m3/s）

表3 不同口門開啟寬度時流量分配表

表4 壽西湖行洪區(qū)口門不同開啟寬度時水位情況表（7000m3/s）

表5 壽西湖行洪區(qū)口門不同開啟寬度時水位情況表（8000m3/s）

表6 不同口門開啟寬度時流量分配表

圖2 董峰湖行洪區(qū)口門不同開啟寬度河道流速分布圖

圖3 壽西湖行洪區(qū)口門不同開啟寬度河道流速分布圖

2.1.2 流速分布

隨著口門開啟寬度減小，行洪區(qū)過流減小，河道流速增大。當Q=7000m3/s 時，主河槽最大流速從1.37m/s 升至1.59m/s。當Q=8000m3/s 時，主河槽最大流速從1.41m/s 升至1.62m/s。董峰湖行洪區(qū)口門全開時和只開啟1/4 時河道流速分布見圖1、圖2。

2.2 壽西湖行洪區(qū)

以壽西湖行洪區(qū)為研究對象，在進口流量分別為7000m3/s、8000m3/s，出口水位為對應流量控制水位時，保持壽西湖單個行洪區(qū)口門行洪，測讀河道斷面流速分布，研究董峰湖行洪區(qū)全開、開啟3/4寬度、1/2 寬度、1/4 寬度時分泄流量對淮河干流沿程水位的影響。

2.2.1 降低水位情況

在來流量相同、口門開啟寬度不同時，壽西湖行洪區(qū)口門全開變化至口門開啟1/4 寬度時降低水位情況見表4 和表5。由表中的數(shù)據(jù)可知，隨著口門開啟寬度減小，降低沿程水位也減小了。對于不同流量級，規(guī)律基本是一致的，說明行洪區(qū)的行洪效果與口門開啟寬度呈正相關。

相同來流量、口門開啟大小不同時河道和行洪區(qū)分泄流量的情況見表6。當來流量相同，則隨著口門開啟寬度的增大，行洪區(qū)分泄流量增大。

2.2.2 流速分布

隨著口門開啟寬度減小，行洪區(qū)過流減小，河道流速增大。當Q=7000m3/s 時，主河槽最大流速從1.43m/s 升至1.57m/s。當Q=8000m3/s 時，主河槽最大流速從1.48m/s 升至1.68m/s。壽西湖行洪區(qū)口門全開時和開啟1/4 時河道流速分布見圖3、圖4。

圖4 壽西湖行洪區(qū)口門不同開啟寬度河道流速分布圖

3 結語

本文通過控制董峰湖和壽西湖行洪區(qū)不同的口門寬度，來控制行洪區(qū)進洪流量，研究不同口門寬度分泄不同流量對淮河干流沿程水位的影響，可以得出以下結論：董峰湖和壽西湖在口門全開，寬度達到規(guī)劃設計寬度時，在7000m3/s 時可分別降低水位正陽關水位0.16m 和0.13m，降低魯臺子水位0.19m和0.12m；在8000m3/s 時可分別降低水位正陽關水位0.20m 和0.15m，降低魯臺子水位0.22m 和0.12m。但隨著口門開啟寬度減小，降低沿程水位的效果也變小，到董峰湖和壽西湖口門寬度只開1/4 時，在7000m3/s時只能分別降低水位正陽關水位0.07m 和0.04m，降低魯臺子水位0.08m 和0.03m；在8000m3/s 時只能分別降低水位正陽關水位0.11m 和0.08m，降低魯臺子水位0.11m 和0.04m，說明行洪區(qū)的行洪效果與口門開啟寬度呈正相關。同時，隨著口門開啟寬度減小，行洪區(qū)過流減小，河道流速增大■