刘田田，杨明非，孙 瑞，房 磊，俞琳琳

江苏省水文水资源勘测局 徐州分局，江苏徐州 221000

1 概述

警戒水位、保证水位等防汛特征水位是各级政府防汛决策指挥的重要依据。运河站是中运河重要水情控制站，其现有防汛特征水位是徐州市防汛抗旱指挥部1974年大洪水后，根据当时的水情、工情及防洪能力等确定的。由于目前工情水情的改变，该水位已多年未超警，失去了原有的警戒作用。

2 基本情况

2.1 流域自然地理特征

中运河运河站预报区间为微山湖、会宝岭水库、江风口闸以下、运河站以上区域，集水面积6 102 km2，其中包括微山湖湖西地区326 km2，蔺家坝闸至解台闸区间262 km2，解台闸至刘山闸区间870 km2，韩庄闸至台儿庄闸区间1 345 km2，林子站以上流域面积2 085 km2。本流域内有江苏省的邳州市和山东省的兰陵县，故俗称邳苍地区[1]。

韩庄闸至运河站河长72.4 km，其中，韩庄闸至鲁苏边界河段称韩庄运河，河长42.5 km；鲁苏边界至骆马湖为中运河，鲁苏边界至运河站河长29.9 km。左岸有峄城大沙河、陶沟河、邳苍分洪道等较大支流汇入，右岸有伊家河于台儿庄镇西南汇入。蔺家坝闸至中运河河口称京杭运河，是不牢河取直而成，河长73 km，其中蔺家坝闸至解台闸河长26 km，解台闸至刘山闸河长41 km。林子站至运河站26.3 km，台儿庄闸至运河站37.4 km。

运河站以上流域北部为山区，坡度大，来水水流湍急。邳州市北部地势低洼，运西地区为平原，来水水势较为平缓。韩庄运河河宽400～750 m，苏鲁省界至运河镇河宽1 300～71 800 m。

2.2 测站基本情况

运河站位于徐州市邳州市运河镇前索家村，距邳州市主城区较近，设立于1950年。掌握中运河进入骆马湖水量、沙量，以及调水水量和水质情况，为水文预报、分析计算，以及防汛、防旱、规划治理、水资源管理收集资料。

2.3 水文资料

运河站为国家基本水位站，水位等各项水文资料的测验和整编满足各时期的相关测验规范和水文资料整编规范的要求，历年来，基本资料均通过主管部门的审查。因此，资料成果可靠、质量较高，可用于防汛特征水位复核调整计算。

运河水文站每年汛前对所有水尺进行校测，汛期使用过的水尺汛后再校测一次；基本水准点每年检查一次，发现异常情况时及时校测，逢0、5年份必须校测一次。因此，资料系列具有一致性，可用于防汛特征水位复核分析计算。

运河水文站观测时间较长，已包含完整的丰平枯周期，故可认为运河水文站1974—2020年以来的水位系列具有较好的代表性，可用于分析防汛特征水位。

3 防汛特征水位复核分析

3.1 警戒水位

3.1.1 原警戒水位存在问题 警戒水位是指江河漫滩行洪，堤防可能发生险情，需要开始加强防守的水位。运河站现有防汛特征水位是徐州市防汛抗旱指挥部在1974年根据当时的水情、工情确定的，中运河运河站保证水位26.5 m，相应行洪流量不超过6 500 m3/s，警戒水位25.5 m。

由于1974年大洪水的洪峰水位、洪峰流量迄今为止仍为新中国成立以来的历史最高。近年来，随着水情、工情的变化，区域防洪能力已有较大提高，该水位明显偏高。运河站近年来水位偏低，汛期经常低水位行洪，近十几年水位没有一次超警，该水位已失去应有的警戒作用。

3.1.2 距平法对年最高水位的分析 距平法样本为年极值取样，一组数据某一要素与多年平均值的差即该要素Hi的距平值。

对运河水文站1974—2020年资料系列进行距平分析，年最高水位距平、累计距平分析见图1。根据最高水位距平分析图可知，运河水文站历年最高水位在0轴附近上下波动，波动符合正常规律。从累积距平图看，1974—1989、2008—2020年的年最高水位处于回落阶段，2002—2008年的年最高水位处于抬升阶段。

图1 运河站年最高水位距平、累计距平分析图

运河站水位、流量1989年以前总体偏低，波动幅度较小；1989以年后为控制骆马湖水资源，人工干预增多，1989—2002年的水位变幅增大，流量变化幅度相应增加；2002年中运河沿线配套建筑及影响工程完工，致使2002—2020年运河水文站流量明显变高，变幅也随之增加；2008年河道扩挖，堤防加固，同时处理了多个穿堤涵洞，运河沿线防洪保护区的防洪标准由20年一遇提高到50年一遇，2008—2020年的水位较前一时段低。

考虑到运河站近年来工程现状，分别采用1974—2020、1974—2002和2003—2020年3个资料系列进行分析。

3.1.3 超不同等级水位的天数分析 以0.10 m为统计水位段，统计日平均水位超不同等级的天数，运河站1974—2020年不同系列不同水位级出现天数分布见图2。

图2 超不同等级水位出现天数分布图

分析运河水文站逐日平均水位可 知，1974—2020年的日平均水位多年平均值为22.56 m，历史最高水位26.42 m（1974年8月15日），年水位超25.50 m（现警戒水位）的情况仅在3年中发生过，分别为1974、1993、2005年。

从日平均水位超不同等级天数的统计分析可知，在1974—2020年，超过25.50 m的天数仅为0.11 d/年；在1974—2002年中，超过25.50 m的天数为0.17 d/年；在2003—2020年，超 过25.50 m的天数为0。

根据运河站1974—2020年的日平均水位资料系列，以0.10 m为统计水位段进行日平均水位超不同等级的概率分析，统计累积概率见图3。

图3 运河站不同系列累计概率分布图

分析日平均水位超不同等级的累积概率，在1974—2020年，运河站日平均水位超过26.00 m的累积概率为0.65%，超过25.5 m的累积概率为1.08%。

分阶段统计看，在1974—2002年，超过25.50 m的累积概率为2.16%；在2003—2020年，超过25.50 m的累积概率为0。

3.1.4 年最高水位频率分析 年最高水位频率分析采用P-Ⅲ型频率曲线法，通过计算年频率对应的年最高水位，在频率曲线上查到相应的水位值[2]。

对1974—2020年的逐年最高水位由大到小进行排频，由频率计算程序进行适线分析，频率曲线见图4，分析结果见表1。

表1 运河站年最高水位频率分析成果表

图4 频率曲线图

根据频率分析成果，2年一遇、5年一遇、10年一遇水位为分别23.8 m，24.5 m，25.0 m,现状警戒水位25.5 m，相当于22年一遇。

3.1.5 运河站与骆马湖防汛特征水位互相关系 中运河为复式河床断面，小水时经河槽排水，大水时由滩地行洪。其中，自省界至大王庙长11.8 km，河底高程17.0 m，底宽50～80 m；大王庙至运河镇长17.1 km，河底高程18.0～16.6 m，河 底 宽80～100 m；运河镇至房亭河口长6.3 km，河底高程16.5 m，底宽100～140 m；房亭河口至窑湾长12.4 km，河底高程16.5 m，河底宽150～200 m；窑湾至二湾，河底高程16.0～16.5 m，宽160～130 m。为行洪需要，房亭河口以下还开挖了浅槽，至窑湾长12.4 km，河底高程19.5 m，底宽170～180 m。中运河运河镇以下主槽糙率为0.022 5，浅槽糙率为0.025，滩面糙率为0.033。

中运河主要节点流量水位成果见表2。

表2 中运河主要节点流量水位成果表

考虑运河镇行洪5 500 m3/s,河床糙率采用已有成果，参考运河主要水位节点成果表，骆马湖按现警戒水位为23.50 m起算，运河站水位约为25.50 m。

3.1.6 警戒水位确定 根据频率分析结果，运河站原警戒水位25.5 m的重现期约为22年一遇。以该水位计算，自1974年以来，平均每年有0.11 d超警戒，超25.5 m的累积概率为1.08%。据统计，1974—2018年，仅 有1974、1993、2005年最高水位超过警戒水位。

根据运河水文站1974—2020年运河日平均水位超不同等级天数分析，2003—2020年运河站水位下降趋势明显，超过25.5 m的水位于1974—2002年。

警戒水位应根据历史洪水重现期，选择适宜的超警天数。根据频率分析结果，运河站水位按2～5年一遇考虑较为合适，警戒水位应设置在23.8～24.5 m之间。

警戒水位要考虑河段普遍漫滩和重要堤段临水，并达到一定高度，结合工程现状，堤防工程历史出险情况等予以综合研究确定。2008年韩庄运河、中运河及骆马湖堤防工程基本实施完成后，运河沿线防洪保护区的防洪标准由20年一遇提高到50年一遇，防洪能力有了较大的提高，但仍有局部堤防堤段受运河河势影响，水流顶冲，历年是防汛的重点地段，运河水位过高会对邳苍分洪道行洪产生很大压力，而且根据运河站最新大断面，当运河站水位高于24.53 m时，左岸开始漫滩行洪，考虑到运河站部分堤防相对薄弱，警戒水位不宜超过该水位。综合以上分析，运河站警戒水位设定为24.5 m。

3.2 保证水位

保证水位是指保证堤防及其附属工程安全挡水的上限水位。

堤防的高度、宽度、坡度及堤身、堤基质量已达到规划设计标准的河段，其设计洪水位即为保证水位。堤防工程尚未达到规划设计标准的河段，可按安全防御相应的洪水位确定。例如，堤防工程防洪能力能够防御超规划设计标准的历史最高洪水位，保证水位可按历史最高洪水位确定[3]。

新中国成立以来，中运河多次进行治理，2008年实施了沂沭泗河洪水东调南下韩庄运河、中运河及骆马湖堤防加固工程。工程完成后，南四湖和运河沿线防洪保护区的防洪标准由20年一遇提高到50年一遇。因此，根据中运河的堤防实际现状，确定运河水文站的保证水位仍为26.5 m，与《淮河流域综合规划》中运河的50年一遇防洪水位26.5 m相适应。

3 结束语

综合中运河现状滩地高程调查成果，结合超不同等级水位的天数及最高水位频率分析，警戒水位此次复核将运河站警戒水位由25.5 m下降至24.5 m，保证水位仍为26.5 m不变。