六垛南閘(閘上)防汛特征水位復核分析

劉融融，李 昂，單 帥，劉田田

(1.江蘇省水文水資源勘測局鹽城分局，江蘇 鹽城 224501；2.江蘇省水文水資源勘測局徐州分局，江蘇 徐州 221000)

1 概述

隨著淮河流域、區域防洪除澇工程的規劃和實施，大批水利骨干工程相繼建成投運，目前流域和區域工情已發生了較大的變化，區域主要河道防洪和輸供水能力不斷提高；另一方面，由于多年來未結合工情、水情變化對防汛特征水位進行核定、設立；因地面沉降因素影響，部分站點水位數據已失真，現有防汛特征水位已不能客觀反映工程實際防洪能力和防汛形勢。蘇北灌溉總渠是淮河洪澤湖以下排洪入海通道之一，又是引進洪澤湖水源發展廢黃河以南地區灌溉的引水渠道，橫貫淮安、鹽城兩市，渠道全長168 km，兼有排澇、引水、航運、發電、泄洪等多項功能。蘇北灌溉總渠防汛問題備受社會公眾及媒體的關注。因此，對河湖防汛抗旱特征水位重新進行系統核定，以提高防汛決策依據的科學性，十分必要。

2 基本情況

2.1 水系概況

鹽城市境內河流眾多，水網密布，河渠縱橫，四通八達。通榆河、串場河、灌河、廢黃河、淮河入海水道、蘇北灌溉總渠、射陽河、黃沙港、新洋港、斗龍港等“兩縱九橫”骨干河道貫穿全境。根據流域水系劃分，廢黃河以北屬沂沭泗水系，廢黃河及其以南屬淮河水系。目前已形成了以區域骨干河道為支撐的沂南地區、廢黃河地區、渠北地區、里下河腹部及射陽河沿岸地區、沿海墾區等五大區域。按區域水系布局又劃分為沂南地區、廢黃河地區、翻身河地區、淤黃河地區、渠北地區、里下河腹部及射陽河沿岸地區、夸套地區、運棉河地區、利民河地區、西潮河地區、大豐斗南墾區和東臺堤東墾區等12個獨立的區域。

2.2 河道堤防

2.2.1 河道堤防工程

淮河入海水道與蘇北灌溉總渠形成兩河三堤布局，蘇北灌溉總渠北堤為入海水道的南堤，現狀按洪澤湖100 a一遇設防標準，二期工程將加高培厚，為1級堤防；南堤現狀為328省道，保護里下河地區1835萬畝耕地，為1級堤防。

2.2.2 河道歷史行洪概況

1952年規劃為排洪700 m3/s，1960年后提高至800 m3/s，六垛閘上相應的設計行洪水位為4.5 m。1957年腰閘建成以來，總渠總共大流量行洪(400 m3/s以上)32次，日均超過700 m3/s流量行洪的有8次(1960年1 d、1961年1 d、1962年13 d、1969年12 d、1970年6 d、1971年2 d、1991年1 d、2003年26 d)，最大日均流量為787 m3/s(61年9月13日)，六垛閘上最高水位4.67 m(56年10月29日)。最大流量與最高水位并不同步。1961年9月13日所出現的日均最大流量787 m3/s，六垛閘上水位僅為4.0 m。

3 防汛特征水位分析

3.1 水位分析研究

3.1.1 測站基本情況

六垛南閘水文站是省級重點水文站，設立于1953年6月，設有直立式水尺、自記水位計、遙測水位計等人工、自記、遙測觀測記錄設備，閘上采用ADCP測流。六垛南閘(閘上)實測最高水位4.67 m，發生在1956年10月29日；實測最低水位0.04 m，發生在1957年11月24日；最大流量898 m3/s，發生在1960年7月11日。

3.1.2 水文資料

六垛南閘(閘上)站為國家基本站，水位資料的測驗和整編滿足各時期相關規范要求，歷年水位資料均經過初算，一校、二校，分局審查，省局復審，流域匯編，全國終審，資料成果可靠，質量較高，滿足本次防汛抗旱特征水位核定要求。六垛南閘(閘上)站全資料系列為1953年6月～2018年(1968年11月1日～1969年3月2日，上游打壩，對閘上下游護坦等十幾個項目維修加固，水位停測)。期間上游1957年5月阜寧腰閘建成，1995年12月總渠立交建成，對六垛南閘(閘上)站運行水位產生一定影響。故該站特征水位核定年最高水位頻率分析分三個資料系列進行分析：1954年～2018年、1958年～2018年和1996年～2018年。

3.1.3 年最高水位頻率分析

水位頻率分析方法：樣本為年極值取樣，經驗頻率按期望公式P=m/n+1，統計參數計算采用矩法，線型為P-Ⅲ型，通過計算機進行目估適線。

選用六垛南閘(閘上)站1954年～2018年、1958年～2018年、1996年～2018年三個系列年最高水位資料系列進行P-Ⅲ型頻率分析。其頻率分析成果見圖1～圖3和表1。

圖1 1954年～2018年六垛南閘(閘上)站年最高水位頻率曲線

圖2 1958年～2018年六垛南閘(閘上)站年最高水位頻率曲線

圖3 1996年～2018年六垛南閘(閘上)站年最高水位頻率曲線

表1 六垛南閘(閘上)站年最高水位頻率分析成果表 單位：m

比較六垛南閘(閘上)站1954年～2018年、1996年～2018年兩個系列頻率分析成果：六垛南閘(閘上)站100 a一遇水位分別為4.69 m、3.98 m，50 a一遇水位分別為4.57 m、3.91 m，20 a一遇水位分別為4.39 m、3.81 m，10 a一遇水位分別為4.24 m、3.72 m，2 a一遇水位分別為3.72 m、3.41 m。同頻率水位短系列明顯低于全系列，反映現狀工情下總渠調度行洪流量減小。

六垛南閘(閘上)站實測最高水位4.67 m，出現于1956年10月29日，以1958年～2018年系列分析相當于769 a一遇(頻率0.13%)。現狀警戒水位3.50 m，不同資料系列分析的重現期1.3 a～2.9 a。保證水位4.50 m，1958年～2018年系列分析的重現期為167 a一遇(P=0.60%)，短系列亦超萬年一遇，故，從工程實際運行來看，六垛南閘(閘上)站現狀保證水位偏高。

六垛南閘(閘上)站部分分級水位頻率、重現期見表2。

表2 六垛南閘(閘上)站部分分級水位頻率、重現期一覽表

3.1.4 警戒水位確定

六垛南閘(閘上)站現狀警戒水位3.50 m，長、短系列年最高水位重現期1.3 a～2.9 a。近期短系列頻率水位均比長系列同頻率水位低，相同水位相應重現期短系列比全系列長，表明隨著時間的推移，總渠調度行洪流量呈減小趨勢。

總渠經長期運行后，險工患段增多，行洪安全性下降，調度行洪流量減小，加之地面沉降，原警戒水位已不適應現狀工情、水情，應予以調整。結合總渠河段的現狀灘地高程調查成果、警戒水位重現期以及預警天數等分析綜合確定，擬對六垛南閘(閘上)站警戒水位下調0.10 m，即六垛南閘(閘上)站核定警戒水位為3.40 m。

3.2 保證水位

3.2.1 保證水位取值標準

保證水位是指保證堤防及其附屬工程安全擋水的上限水位。堤防的高度、寬度、坡度及堤身、堤基質量已達到規劃設計標準的河段，其設計洪水位即為保證水位。堤防工程尚未達到規劃設計標準的河段，可按安全防御相應的洪水位確定；如堤防工程防洪能力能夠防御超規劃設計標準的歷史最高洪水位，保證水位可按歷史最高洪水位確定。

3.2.2 保證水位分析

六垛南閘(閘上)站現狀保證水位4.50 m，長、短系列年最高水位重期分別為167 a、超萬年。

根據六垛南閘(閘上)站年最高水位頻率分析成果，全資料系列P=1%(100 a一遇)年最高水位為4.44 m，現狀工情短資料系列P=1%年最高水位分別為3.98 m，短系列比全系列分別低0.46 m；現狀工情短系列現狀保證水位重現期超萬年。反映現狀工情工程行洪安全性下降，現狀保證水位應適當下調。根據保證水位取值標準，堤防工程尚未達到規劃設計標準的河段，可按安全防御相應的洪水位確定。綜合核定六垛南閘(閘上)站現狀保證水位下調0.50 m，核定水位為4.00 m。由于該站水位受工程運行調度影響顯著，根據長、短水位資料系列采用P-Ⅲ型曲線分析得的重現期并不能真實反映工程的防洪能力。

4 結論

結合總渠河段的現狀灘地高程調查成果、警戒水位重現期以及預警天數等分析綜合確定，六垛南閘(閘上)站警戒水位下調0.10 m，核定警戒水位為3.40 m；現狀保證水位下調0.50 m，核定水位為4.00 m。目前總渠水情調度仍以未作地面沉降改正的水位來調度，上下游倒比降明顯，建議對總渠整編、報汛水位作地面沉降改正，以改正后的水位作為工程調度依據。