南水北調東線徐洪河及駱馬湖段輸水損失測驗分析

錢學智 鄧 科 周 倩 鄭長陵 左光祥

（江蘇省水文水資源勘測局徐州分局 徐州 221006）

1 前言

南水北調東線工程從江蘇省揚州市江都水利樞紐提水，途經江蘇、山東、河北三省，向華北地區輸水，緩解生產、生活、環境、航運等用水矛盾。從長江至東平湖設13 個梯級抽水站，總揚程65m。東線工程中徐洪河及駱馬湖段，即泗洪站～運河鎮段是全線重要的輸水區段，其中駱馬湖是東線工程重要的調蓄水庫之一。

近幾年來輸水河道沿線范圍內涵閘、取水口等日益增多，由此引起的涵閘漏水和取用水量不斷攀升，導致輸水河道輸水損失較大。開展蘇北輸水干線徐洪河段（泗洪站～邳州站）和駱馬湖（邳州站～運河鎮）的輸水損失測驗研究工作，有助于掌握輸水河道實際供用水情況和蒸發、滲漏等綜合損失情況，充分發揮輸水干線在江水北調和南水北調輸、調水任務中的工程效益，優化水資源調度和用水計劃管理。

2 河道及工程概況

徐洪河段輸水干線為蘇北輸水干線的運西線，起于洪澤湖，經徐洪河將淮水送至駱馬湖。徐洪河是20 世紀80年代開挖的一條人工河，兼有防洪、排澇、航運等多項功能。徐洪河段重要節點工程有泗洪站、沙集站、睢寧二站和邳州站等3 個梯級翻水工程。

邳州站～運河鎮段為南水北調東線第六級邳州站到第七級劉山站一部分，該段主要由房亭河下游入運河（駱馬湖）段、駱馬湖、中運河出駱馬湖段組成，其中以駱馬湖為主，其周邊也集中了該段的主要取、用水設施。駱馬湖是徐州市工農業用水的主要水源，設計洪水位25.00m，相應庫容15.0 億m3，正常蓄水位23.00m，相應庫容9.0 億m3。駱馬湖是沂、運水系入海前的調節水庫，其調洪庫容達7.5 億m3。南水北調工程投運后，駱馬湖又起到調蓄水量的重要作用。

3 輸水損失測驗

3.1 測驗時機選擇

泗洪站～邳州站之間的河道為邳州市、睢寧縣、泗洪縣、宿城區農業用水主要供水河道，河道兩岸農業取水泵站較多，每年六七月農灌季節是輸水損失測定的最佳時機，但用水旺季農用涵閘都在開啟狀態，且多數沒有取水量計量設施，出水量控制難度較大。將測驗時機選擇在汛前農用水淡季(關閉所有農用涵閘)，可減少流量控制的斷面數量，從而減小工作量和測驗誤差。江蘇省水文水資源勘測局于2015年5月和2019年12月分別開展了泗洪站～邳州站、邳州站～運河鎮段輸水損失測驗。測驗前期降水、蒸發與同期相比正常，降水量較少，基本無徑流產生，且這一時期沿運河、房亭河和駱馬湖兩側灌溉需水量極少，周邊涵閘處于非運行狀態，其他船閘、涵閘漏水、取水相對平穩。

測驗期間科學調度輸水河道沿線工程，使測驗期間的河、湖水位接近用水旺季的河水位狀況。由于駱馬湖在測驗范圍內，控制測驗時段內駱馬湖的水位變化，使起訖時刻的水位盡可能相同，以減小槽蓄量的推算誤差。通過對蒸發量資料分析，可以將測驗期間與用水旺季進行轉換，以彌補蒸發量方面因季節不同造成的誤差。

3.2 測驗河段簡況

根據河道水利工程控制情況和測驗斷面的控制情況，徐洪河段分為兩個測驗段。第一測驗段宿徐界～沙集站右岸有平交河道4 條，即徐沙河、新龍河、老龍河、凌北大溝；左岸有平交河道2 條，即沙圩大溝、土樓大溝，沙集站旁建有船閘一座；宿徐界～泗洪站左岸有平交河道1 條，即西沙河，另有15條小河、溝，入徐洪河處均建有引排水閘涵；宿徐界～泗洪站右岸有平交河道1 條，即潼河，另有16條小河、溝，入徐洪河處均建有引排水閘涵；另有與泗洪翻水站平行的泗洪船閘和泗洪節制閘各一座。第二測驗段右岸有平交河道5 條，即房南河、民便河西、魏工分洪道、睢北河、徐沙河等支流；左岸有平交河道2 條，即雙洋河、沙圩大溝，還有民便河閘、黃河北閘南涵洞等引排水閘涵；徐洪河與房亭河交界處建有劉集地涵和船閘各一座。

駱馬湖段共有35 處進出水口門，包括干線進出斷面、支流斷面、涵閘、工農業取水口、船閘等，其中進水口門12 處，出水口23 處。非汛期監測河段來水主要以翻水，老沂河和沂河有少量來水匯入；出水口門中，嶂山閘、皂河閘、楊河灘閘等重要節點工程均處于關閉狀態，沿線小型涵閘少量漏水，工農業用水和船閘用水是監測河段水量正常消耗的主要途徑。

3.3 測驗斷面及測驗方法

輸水損失通常可采用滲流理論計算或水量平衡公式計算。河床滲漏和水面蒸發構成河道輸水損失的主要部分。蒸發量與氣溫、濕度、風力等氣象因素有關，滲漏量與河床土質、濕周、河水位等有關，這些因素因時間、河長的變化而不同，因此直接測定河道的輸水損失難度較大，多通過河段水量平衡計算來推求。

（1）流量測驗

沿線共設置流量控制斷面21 處，均采用走航式ADCP 等方式進行測量，每兩小時監測1 次，連續監測72h。對于沿線漏水涵閘，采用低速流速儀監測其關閉時的漏水流量，共設置流量巡測斷面73 處，每天巡測兩次。

（2）水位監測

沿線共設置14 個水位監測斷面，均采用遙測水位數據。

（3）水面寬測量

水面寬測量采用GPS-RTK 模式測量測驗河段水邊線，測算河段水面面積、河段長度和平均水面寬。測量水邊線以能控制水邊線變化轉折點為原則。

（4）降水量、蒸發量監測

采用嶂山閘、運河、磘灣、皂河閘、沙集等14站數據，蒸發量采用宿遷閘、運河和泗洪站觀測數據，其中降水量采用遙測數據，蒸發量監測采用人工觀測。

（5）現場調查

船閘及取水口調查站點15 處，其中船閘要求24h 全時段調查，其他用水量的調查頻次均為一天一次。

3.4 輸水損失分析

基于水量平衡的輸水損失計算公式如下所示:

式中∶

q損—河段輸水損失量(m3/s)；

Q入—河段入口斷面流量( m3/s) ；

Q出—河段出口斷面流量(m3/s) ；

q漏—河段出水口門涵閘漏水量(m3/s) ；

q船—河段船閘通航用水量(有進有出)(m3/s)；

q取—河段內發生的工業生活等取用水量( m3/s)；

△W蓄—河段槽蓄量(有正有負)(m3/s)。

根據輸水測驗取得的各項資料，進行各測驗河段進出水量的分析和平衡計算，推求得到各河段輸水損失量，測驗成果見表1。

表1 徐洪河及駱馬湖段輸水損失測驗成果表（計算時段：72h 單位：m3/s）

從水位、水面寬、河床土質及岸坡護砌情況分析河段輸水損失成果的合理性。泗洪站～邳州站段的下段梯級泗洪站～睢寧站的輸水損失量為0.094m3/s·km，上段梯級睢寧站～邳州站的輸水損失量為0.074m3/s·km，下段較上段的損失強度高27%。通過對泗洪站、金鎖鎮、宿徐界、沙集閘（下）測驗期間的水位變化分析，河段平均水位由測驗開始的14.42m 回落2cm 至14.40m，對應泗洪站～睢寧站平均水面寬度99.2m，同期睢寧站～邳州站平均水位維持在20.14m，相應的水面寬度為71.5m，下段水面較上段水面寬27.7m，同等條件下大寬度的水面會產生更大的下滲和蒸發量，因此明顯的水面寬度差別是造成泗洪站～睢寧站輸水損失強度顯著高出睢寧站～邳州站段的主要原因。

從行政區劃上，泗洪站～睢寧站梯級測驗段輸水損失量為0.094m3/s·km，其中泗洪站～宿徐界段為0.099m3/s·km，宿徐界～睢寧站段為0.081m3/s·km，即宿遷段較睢寧段的輸水損失強度高0.018 m3/s·km。泗洪站～睢寧站梯級段沿線河道土壤類型多為粉土、粉質黏土，河床土質差異不大，但睢寧站～邳州站段航道“五改三”后，正常通航水位上下1m 進行了岸坡硬化處理，使得岸坡滲透強度減弱，河床滲漏損失強度降低；同時，宿遷段平均水面寬112m，而睢寧段平均水面寬68.5m，近一倍的水面寬度差造成蒸發和下滲量更大，也是造成宿遷段輸水損失強度高于睢寧段的主要原因。

4 結論與建議

通過輸水測驗掌握調水河道的輸水損失有助于優化供水河道沿線的工程調度和取水管理，特別是用水高峰時期水資源的科學分配和管理效率考核，有助于最大限度發揮調水工程的效益。

影響輸水損失的因素主要是水面寬度、河道濕周、土壤土質、土壤密實度、土壤含水量，河道水位與地下水水位差值、氣溫、濕度、風速等，不同河段、不同季節的輸水損失都會有所不同。徐洪河及駱馬湖段輸水損失測驗通過測驗時間、測次安排同步，測驗方法、手段統一，測驗精度技術標準統一等保證了測驗成果的可靠性和準確性。但是測驗河段水位工況與實際大用水期工況有一定差別，為更進一步掌握用水高峰期特定水情、工情和氣象條件下的水量損失特點，建議選擇河道斷面狀況代表性強、水位運行平穩、取水口門控制條件好的典型河段開展進一步的測驗研究■