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2016年淮河入江水道行洪能力测验与分析

2018-01-09赵永俊迪王骏秋

治淮 2017年12期
关键词:行洪高邮淮河

赵永俊 赵 瑾 申 迪王骏秋

一、河道概况

淮河入江水道上起洪泽湖三河闸,下至江都三江营,全长157.2km,设计泄洪能力12000m3/s,可将淮河上中游70%以上的洪水泄入长江,与淮河入海水道、分淮入沂、苏北灌溉总渠、废黄河等工程联合运用,为洪泽湖地区的防洪安全提供保障,保障洪泽湖大堤的防洪标准达到100年一遇;同时也承泄苏北灌溉总渠以南、京杭运河以西白马湖、宝应湖地区的涝水及沿线两岸供水。金湖以上段又是南水北调调水线路,具有较好的社会、经济、生态综合效益。沿线先后建成了三河闸控制、金湖控制、高邮湖控制和归江控制的四级水利控制工程,形成了以排洪为主,结合发展灌溉、排涝、航运、调水等综合利用的系统工程。

二、现场测验

1.水位测验

此次测验共布设水位断面23处。淮河入江水道上段共布设11处水位站,其中:中渡、金湖为国家基本水文测站,尾渡、观音寺、衡阳、西漫水闸、金沟、六丘洞、塔集、卞塘、施尖等9处站点均布设临时水位观测设备;淮河入江水道中下段共布设12处水位站,其中:高邮(高)、六闸(三)、万福闸(闸上游)、三江营等4站为国家基本水文测站,马头庄、杨庄闸、朝阳闸、皮套闸、同心圩北、中港套闸、许巷闸、凤凰河口等8处站点均布设临时水位观测设备。

在全河段共23处水位断面中,中渡、金湖、高邮、六闸(三)、万福闸(闸上游)、三江营等6处为国家基本水文测站,采用遥测水位计采集水位,其余断面均采用直立式水尺人工观测水位。遥测水位每5分钟测记一次,每日人工校核一次;人工观测断面采用巡测,水位组配置专车逐个断面依次往复观测,每个断面每日观测4~5次,流量断面测流前后各加测一次。

水尺零点高程从国家Ⅱ、Ⅲ等水准点采用三等水准精度引测,水准基面采用废黄河口基面。

2.流量测验

此次测验共布设11处流量测验断面,其中5处为淮河入江水道干线控制断面,6处为高邮湖湖西入湖河道控制断面。干线上三河闸(中渡)断面和归江3闸(万福闸、太平闸、金湾闸)首尾2处断面为现有国家基本水文测站,中间金湖、闵桥和新民滩3处为临时测流断面。

淮河入江水道上段布设金湖、闵桥两处流量测验断面,施测三河闸大流量(大于6000m3/s)行洪时的流量过程;淮河入江水道中下段布设新民滩(高邮湖过水断面),同步巡测铜龙河、杨村河、白塔河、玉桥河、秦栏河、利农河等6条汇入高邮湖的河道断面流量,考虑到高邮湖调蓄影响,施测淮河入江水道整个行洪过程。

在11处流量测验断面中,金湖、闵桥、新民滩(高邮湖过水断面)3个控制断面采用ADCP动船法进行流量测验。断面流量取往(左岸到右岸)返(右岸到左岸)2次测量平均值,若一个测回误差超限(5%),则重新进行测量。测次安排考虑尽可能均匀分布,每天8时和16时前后各施测一次;高邮湖湖西控制的6条河道流量测验,采用流速仪施测,每日监测两次,利用已有的水位流量关系曲线推求推算日平均流量;三河闸(中渡)断面和归江3闸通过采集闸上下游水位过程及闸门变化过程,利用现有水文站水位流量关系曲线推求推算日平均流量。

3.精度控制

(1)高程控制测量

高程控制测量采用TOPCON AT-G3或Leica na2水准仪按三等水准测量精度进行各站水准点高程接测。测量前按照规范要求对水准仪进行了i角检测,水尺零点高程的接测的精度控制均严格执行《水文测量规范》的要求。

(2)水位观测

行洪测验的水位以人工观测为主,遥测水位以人工观测水位进行校核。淮河入江水道行洪主要受三河闸工程调度影响,水流较为平稳,水位观测误差主要来源于观读误差(视线折光影响)、风浪影响两个方面。针对误差来源,在水位观测时按下列要求进行误差控制:①观测水位时,尽量靠近水边,身体蹲下,使视线尽量与水面平行,避免产生折光;②有风浪时,观读浪波峰(最高)谷(最低)值,取平均作为观测值。

图1 实测水面线与设计水面线对比图

图2 新民滩过水断面2015年与2016年水位流量关系线图

(3)流量测验

金湖、闵桥和新民滩流量测验断面采用声学多普勒流速仪(走航式ADCP)进行测验,其误差来源主要为船速、ADCP纵横摇、仪器安装偏角、仪器入水深度测量、水边距离测量、盲区流速插补、仪器检定等产生的误差。针对误差来源,在流量测量时采取以下措施进行误差控制:①上下游流量断面采用同一型号的ADCP,参数设置尽可能一致;②测量船只尽量选择木质、玻璃钢质,选用铁质船只时ADCP安装距离船边要超过1m,以减小船体对磁场的干扰,保证流向正确;③船只尽量保持匀速直线前进,ADCP纵横摇控制在5°之内,并在可能时要低于水流速度;④水跟踪数值采用4次平均,以减小流速测量不确定度;⑤测流起讫点尽量靠近水边,以减小岸边盲区,同时,左右水边有效测量数据不少于10组;⑥往返测量值误差应满足规范要求,超限时要重测。

高邮湖湖西6条河道流量测验采用传统流速仪进行测验。针对流速仪法测量误差来源,在流量测验时采取以下措施进行误差控制:①测验所用的流速仪均在检定有效期内,保证仪器的性能可靠,正常运行;②测深采用实测水深,两次测量,取平均值;③测点测速历时不少于100s;④在测验断面布设尽可能多的测速垂线;⑤在每条测速垂线上根据水深情况,采用两点或三点法进行测验。

三、行洪能力分析

1.水面线分析法

现将入江水道流量为5700m3/s时观音寺到施尖段的实测水面线与淮河入江水道整治工程中的工程设计水面线进行比较,里程起算点为三河闸(中渡)断面,详见图1。

从图中可以看出,在同为5700m3/s的流量下,在金湖以上段实测水面线与设计情况基本吻合或略低,塔集以下段(接近湖区)实测水面线明显低于设计值,在中段(金湖至西闸)区间,实际水面线略高于设计水面线。总体而言,在5700m3/s的行洪流量下实测水面线基本达到了设计要求。

2.典型断面水位流量关系比较

(1)金湖站断面

根据以往行洪资料统计,2016年与2010年行洪流量较为接近(三河闸最大流量分别为6290m3/s和6500m3/s),以金湖站的最高水位比较,2016年行洪期间水位为10.50m,2010年为10.95m,2016年行洪流量较2010年相差不多的情况下,金湖站最高水位降低了45cm,变化幅度较大,说明河道行洪能力有一定程度的提高。

(2)新民滩过水断面

现将新民滩过水断面2015年实测资料与2016年实测资料进行对比,见图2。

从图2中可以看出,在已测到的水位范围内,相同水位的对应流量2016年普遍大于2015年,尤其是在7.00~7.50m水位变幅范围内,流量增加明显,增幅两成多。说明新民滩断面过水能力有了进一步的提高。

四、结论与建议

此次淮河入江水道行洪测验中,组织部署周密,技术方案科学,精度控制严格,执行标准统一,保证了测验工作的顺利开展和测验成果的质量。测验期间,现场测量人员采取多种措施控制测验误差,努力提高测验精度。通过对测验资料的整理分析可知,测验方法正确,施测规范,分析合理。经与设计资料及整治前同等级洪水资料对比分析,上游段行洪流量5700m3/s的设计水面线与实测基本吻合,同级别流量的行洪最高水位在金湖站下降了0.45m;中下游段高邮湖控制断面水位流量关系显示过水能力有了明显增强,这些都反映了淮河入江水道整治前后整个河道行洪能力有了一定程度的提高。由于此次淮河入江水道行洪流量不是很大,今后有机会继续开展中高洪水水文测验工作,沿线建设必要的水文测验设施,必要时在淮河入江水道沿线建立统一的水准系统,进一步提高沿线水文信息采集的频次和精度,为今后的行洪能力分析和工程治理提供有力的水文技术支撑■

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