臺風“利奇馬”期間新沭河行洪分析

劉煒偉，吳曉東，王 歡

(江蘇省水文水資源勘測局連云港分局，江蘇 連云港 222004)

2019年第9號臺風“利奇馬”于8月4日14時在菲律賓以東約1 000 km的洋面上生成，7日23時加強為超強臺風，10日1時45分時在浙江省溫嶺市城南鎮登陸，登陸時中心附近最大風力16級。22時從太湖南部進入江蘇省，經蘇州、無錫、南通、鹽城北上，11日12時從連云港灌云縣灌西鹽場入海，20時50分前后在青島市黃島區沿海再次登陸，登陸時中心附近最大風力9級。此后移入渤海海面并不斷減弱，13日8時在渤海東部海面減弱為熱帶低壓，13日14時被中央氣象臺停止編號。2019年第9號臺風“利奇馬”路徑圖見圖1。

圖1 2019年第9號臺風“利奇馬”路徑圖

受“利奇馬”和西風槽共同影響，8月10日8時-12日8時，淮河流域沂沭泗河水系出現大暴雨、特大暴雨天氣，平均降雨量144.0 mm，最大點雨量東里店405 mm。其中，臨沂以上233.1 mm，大官莊以上191.9 mm，邳蒼區171.3 mm，新沂河138.7 mm，南四湖98.2 mm。降雨量超過100 mm、200 mm籠罩面積分別為5.38、1.33萬 km2，分別占沂沭泗流域面積的67%、17%。臨沂站以上2 d平均降水量達到223.8 mm，1952年以來歷史第一。沂沭泗下游連云港市麥坡站最大一日降雨量303.0 mm，建站以來歷史第一。沂沭泗流域降雨等值線圖見圖2。

圖2 沂沭泗流域降雨等值線圖

受強降雨影響，8月11日河、沭河相繼發生2019年第1次大洪水。沂河干流臨沂站8月11日16時出現洪峰流量7 300 m3/s，相應水位(最高水位)62.28 m；沭河干流重溝站8月11日19時出現洪峰流量2 720 m3/s，相應水位(最高水位)57.13 m；新沂河沭陽站8月12日出現洪峰流量5 900 m3/s，最高水位11.31 m；新沭河大興鎮8月11日出現洪峰流量3 850 m3/s，最高水位25.07 m。

詹道強等[1-4]從洪水預報、災害防御等多個方面回顧并分析了臺風“利奇馬”產生的影響，并對今后的工作提出了建設性的建議。本文通過分析臺風“利奇馬”期間新沭河的行洪過程，研究新沭河現狀行洪能力，為水利工程科學精準防洪調度提供技術支撐。

1 流域概況

新沭河是淮河流域沂沭泗洪水東調南下工程中“東調”工程的重要組成部分，是解決沂沭泗河、南四湖地區洪水出路的主要通道之一，新沭河西起大官莊樞紐新沭河泄洪閘，東至臨洪河口入海，全長80 km。其中山東境內長20 km，江蘇境內石梁河庫區段長15 km，石梁河水庫泄洪閘至海口長45 km。新沭河區間匯水面積2 850 km2，石梁河水庫以上流域面積5 464 km2。實行東調南下工程后，沂河向新沭河分洪，客觀上擴大了新沭河的匯水面積，加重了新沭河的泄洪任務。

新沭河現有水文站網主要集中在新沭河及其支流臨洪河上，主要是大官莊水文站、大興鎮水文站、石梁河水庫水文站和臨洪水文站共計四個水文站，太平莊閘水位站和三洋港水文站兩個水位站。大興鎮站、石梁河水庫站是新沭河中段石梁河水庫進出庫的控制站，臨洪站是新沭河重要支流薔薇河的控制站，均為國家重要水文站。4個水文站、2個水位站從設站以來，為新沭河防汛抗旱和水資源調度提供了及時的水情服務，所積累的長系列水文資料，為工程建設、水資源開發利用和水環境保護等諸多方面提供了科學的分析依據。

2 新沭河行洪過程

為迎戰沂沭河洪水，流域工程管理部門及時調度劉家道口樞紐、大官莊樞紐提前預泄。劉家道口閘11日8時下泄流量1 930 m3/s，9時加大泄量至2 170 m3/s；11時下泄流量4 700 m3/s，12時下泄流量5 290 m3/s，13時下泄量5 820 m3/s，17時最大泄流量5 880 m3/s；彭道口閘于11日11時13分開閘，下泄流量351 m3/s，14時加大到最大下泄流量1 420 m3/s。

大官莊樞紐新沭河閘11日13時開啟，21時出現最大下泄流量4 020 m3/s。石梁河水庫11日8時下泄流量300 m3/s，16時加大至1 524 m3/s，17時加大至2 500 m3/s，18時30加大至最大下泄量3 500 m3/s。三洋港擋潮閘11日14:20，開高2.0 m，21孔，17:45開高4.5 m，31孔。新沭河沿線控制工程的科學調度為沂沭河洪水安全下泄和洪水盡量東調入海創造有利條件。新沭河沿線控制工程水情調度情況見表1～表3。

表1 大官莊樞紐新沭河閘水情調度情況表

表2 石梁河水庫水情調度情況表

表3 三洋港擋潮閘水情調度情況表

2.1 大官莊閘(新)

大官莊閘(新)位于新沭河源頭，是沭河東調洪水控制站，主要監測水位、流量。最大流量4 020 m3/s，出現時間8月11日21:00；最高水位52.66 m，出現時間8月11日22:00。大官莊閘(新)8月10日8:00-14日8:00水位、流量過程線見圖3。

圖3 大官莊閘(新)水位流量過程線

2.2 大興鎮

大興鎮水文站位于新沭河中上游，為石梁河水庫入庫控制站，主要監測水位、流量。受大官莊閘(新)開閘泄洪影響，最大行洪流量3 850 m3/s(歷史第二)，相應水位25.00 m，出現時間11日20:55；大興鎮站最高水位25.07 m，出現時間12日02:05。大興鎮8月10日8:00-14日8:00水位流量過程線見圖4。

圖4 大興鎮水位流量過程線

2.3 石梁河水庫

石梁河水庫水文站位于新沭河中游，為石梁河水庫控制站，主要監測水位、流量。最大出庫流量3 500 m3/s，相應水位23.89 m，出現時間8月11日18:30。石梁河水庫8月10日8:00-14日8:00水位、流量過程線見圖5。

圖5 石梁河水庫水位流量過程線

2.4 太平莊閘

太平莊閘水位站位于新沭河下游，為太平莊閘水位控制站，主要監測水位。最高水位6.50 m，出現時間8月12日13:00。太平莊閘8月10日8:00-14日8:00水位過程線見圖6。

圖6 太平莊閘水位過程線

2.5 三洋港閘

三洋港閘為新沭河入海控制站，主要監測水位。最高水位3.51 m，出現時間8月12日16:30。三洋港閘8月10日8:00-14日8:00水位過程線見圖7。

圖7 三洋港閘水位過程線

3 新沭河歷史洪水

沂沭泗河流域地處南北氣候過渡帶，受南北氣候的影響，歷史上沂沭泗河流域水旱災害頻繁。黃河奪泗侵淮，致使沂沭泗河水系遭到破壞，加劇了災害。歷史上新沭河主要發生了六次大的洪水過程，造成了較大的社會影響和經濟損失。

1957年，沂沭泗流域內暴雨集中，量大面廣，最大點雨量達817 mm。7月6-20日，15天內大于400 mm的雨區達7 390 km2，沂河臨沂實測洪峰流量15 400 m3/s。沭河大官莊實測4 910 m3/s。1974年，沂沭河發生洪水，主要是沭河。8月11-14日平均雨量241 mm。大官莊實測最大洪峰流量5 400 m3/s，2003年大興鎮水文站最大流量1 040 m3/s，發生在7月14日，最高水位25.11 m，出現在8月27日；石梁河水庫最大出庫流量1 190 m3/s，發生在7月15日，石梁河水庫壩上最高水位25.05 m，出現在8月27日。2008年新沭河流域大興鎮水文站最大流量1 450 m3/s，出現在8月22日，最高水位25.44 m，出現在8月22日；石梁河水庫水文站溢洪閘最大流量2 120 m3/s，出現在8月22日，石梁河水庫壩上最高水位25.32 m，出現在5月5日。2012年石梁河水庫共發生2次明顯的洪水過程。第1次洪水出現在2012年7月6日至16日，10日17時最大入庫流量2 290 m3/s，居歷史第3位，最大泄量2 240 m3/s，21時40分庫內最高水位24.52 m，超汛限水位(23.5 m)1.02 m。第2次洪水出現在7月20日至31日，24日18時入庫流量834 m3/s，最大泄量834 m3/s，7月26日8時最高水位24.08 m，超汛限水位(23.5 m)0.58 m。2018年，受上游持續來水影響，石梁河水庫水位迅速上漲，20日17時，泄洪流量4 080 m3/s，水位24.77 m。受石梁河水庫泄洪影響，太平莊閘(閘上)水位快速上漲，21日6時，閘上最高水位6.32 m，超過警戒水位0.82 m。

新沭河上游的洪水取決于沂河、沭河暴雨洪水特征以及大官莊樞紐的控制運用，新沭河下游的洪水取決于石梁河水庫泄洪和臨洪樞紐的調度，因此新沭河洪水受到人為控制、調度運用的影響，而且這種影響將越來越大。

4 合理性分析

4.1 洪水組成分析

根據沂沭泗河洪水東調南下實施規劃和石梁河水庫擴大泄量初設報告，新沭河50 a一遇洪水設計流量由新沭河泄洪閘分泄沂沭河洪水6 000 m3/s加區間入流確定。石梁河水庫以上河段考慮支流入匯；石梁河水庫以下段通過水庫泄洪閘調節，按支流流量入匯湊泄6 000 m3/s；太平莊閘下段考慮臨洪和大浦等站抽排匯入流量400 m3/s；100 a一遇石梁河水庫出庫流量7 000 m3/s；300 a一遇石梁河水庫出庫流量9 070 m3/s。

4.2 歷史水面線分析

以太平莊閘至三洋港閘為研究對象，根據水面線推算原理以及節點實測的水位、流量數據，分別求得2012年、2018年和2019年各年最大洪水的行洪水面線，新沭河歷史行洪水面線圖見圖8。

圖8 新沭河歷史行洪水面線圖

2012年、2018和和2019年最大流量分別為2 800 m3/s、4 000 m3/s、4 300 m3/s，水面線位置與流量大小相對應，比降從上游向下游逐漸減小，符合河段洪水特性。

4.3 現狀水面線分析

以太平莊閘至薔薇河口為研究對象，根據水面線推算原理以及設計斷面、糙率等參數，推算2019年最大流量下的設計水面曲線，2019年Q=4 300 m3/s部分斷面行洪水面線比較圖見圖9。本次行洪水面線位于相應設計水面線以上，說明現狀行洪能力未達到設計行洪標準。

圖9 2019年Q=4 300 m3/s部分斷面行洪水面線比較圖

4.4 河道行洪時間分析

大官莊閘(新)最高水位52.66 m，出現時間8月11日22:00。大興鎮水文站最高水位25.07 m，出現時間12日02:05。石梁河水庫水文站最大出庫流量3 500 m3/s，相應水位23.89 m，出現時間8月11日18:30。太平莊閘水位站最高水位6.50 m，出現時間8月12日13:00。三洋港閘最高水位3.51 m，出現時間8月12日16:30。受石梁河水庫肖峰、調蓄影響，新沭河中下游段洪峰相對滯后，但由于薔薇河流域同時段受降雨影響導致臨洪東站、臨洪西站、大浦站和大浦二站開機強排，新沭河下游行洪時間無法直觀體現石梁河水庫的肖峰作用。

4.5 行洪能力分析

本次行洪過程中新沭河中段行洪流量3 850 m3/s，新沭河下段行洪流量4 300 m3/s，修改斷面參數，使太平莊水位站水位等于本次行洪最高水位6.50 m，得到等效現狀斷面。修改設計流量，新沭河下段按太平莊流量加400 m3/s處理，試算使太平莊水位站水位等于東調南下續建工程新沭河治理工程50 a一遇設計水位6.89 m，相應流量為5 060 m3/s，即為新沭河下段現狀行洪能力。按照同樣方法得到2012年、2018年新沭河行洪能力，見表4。

表4 新沭河行洪能力分析成果表

2012年行洪能力為4 530 m3/s，是原設計的70.8%，行洪能力還未達到設計標準。2018年行洪能力為5 250 m3/s，是原設計的82.0%，行洪能力較2012年提高了11.2%，但仍未還未達到設計標準。2019年行洪能力為5 060 m3/s，是原設計的79.1%，行洪能力比2012年提高了8.3%，與2018年基本一致，仍未達到設計標準。

5 結語

通過分析臺風“利奇馬”影響下新沭河行洪過程，研究了在2009年新沭河50 a一遇治理工程后河道水位流量演變規律。通過研究河道水面線和河道的行洪能力，表明現狀新沭河行洪能力未達到設計要求。通過分析計算各主要站點水位流量數據，研究新沭河不同區間行洪過程，為后期河道整治、沿線水利工程防洪精準調度提供科學支撐。