汛期分阶段限制水位分析范文

《水文杂志》2014年第三期

1汛期分阶段限制水位研究

1.1汛期阶段划分结合当地降雨、沂沭泗流域来水规律、徐州、宿迁两市农业用水情况以及沂沭泗河洪水调度方案，对骆马湖区域汛期进行阶段划分，将汛期（5～9月）分成5个阶段：第一阶段为5月1日~6月10日，此阶段为水稻育秧期和水稻栽插开始期；第二阶段为6月11日~7月10日，此阶段主要为水稻栽插大用水期；第三阶段为7月11日~8月15日，此阶段为本流域的洪水频发高发期，来水丰沛，防汛为重点。根据已有的洪水设计成果，该阶段汛限水位应维持原定的22.5m为宜，本文对此阶段汛限水位不再作详细研究。第四、五阶段为8月16日~9月10日、9月11日~30日,均为本流域的后汛期，上游发生大洪水的几率相对减少，对骆马湖地区防洪压力也有所减轻，可以考虑逐步抬高骆马湖限制水位。

1.2汛期各阶段雨量统计利用骆马湖区域内均匀分布、具有代表性的港上、华沂、贾汪和滩上集等16处降水站点的1956～2011年降水量资料，统计分析得到区域年、各阶段的多年平均、最大、最小面平均降水量，见表1。从表1可以看出，（1）7月11日~8月15日为骆马湖区域降雨量最集中的阶段，多年平均雨量占全年的29.5%；（2）各阶段降雨最少、气象干旱最为严重的年份，夏栽期（6月11日～7月10日）发生在1988年，伏夏期（7月11日~8月15日）发生在1999年，晚夏初秋期（8月16日~9月10日）发生在1989年，非汛期（10月1日~次年4月30日）发生在2010年10月~2011年4月。

1.3汛期各阶段及非汛期来水量统计骆马湖来水主要是沂河、运河和房亭河来水，沂河来水选取港上（华沂）站流量资料，运河来水选取运河站流量资料，房亭河来水选取刘集（土山）站流量资料。资料系列除10月1日～次年4月30日为29年（1983～2011年）外，其它时段均为61年（1951～2011年）。分阶段入湖水量统计见表2。从统计分析成果可以看出：（1）同阶段不同年份的骆马湖来水量相差很大，年际变化大。如非汛期（10月1日～次年4月30日）最小来水量为0，最大达55.9×108m3。（2）几乎每个阶段都有来水量为0的年份，即使洪水高发期的7月11日~8月15日，在1999年该阶段来水量也只有0.72×108m3，与表1骆马湖区域降雨量最少相对应。（3）水稻育秧及水稻栽插大用水期（5月1日～6月10日41天、6月11日～7月10日30天）的多年平均来水量均明显小于汛期其他阶段，分别为1.52×108m3、3.89×108m3。分析骆马湖区域降水量及上游来水情况，有些年份汛期各阶段、非汛期骆马湖区域出现长期降雨偏少以致发生干旱，往往同期入湖水量也比较少，对骆马湖区域的水资源利用极为不利。如1999年7月11日～8月15日，骆马湖区域降雨量与上游来水量均为有资料以来同期最小值。又如2010年10月~2011年6月，骆马湖区域累计面雨量为197.3mm，是有资料以来同期最小值；三条入湖河流的同期累计来水量仅1.39×108m3，比常年同期偏少90%，而骆马湖区域同期耗用水量仍达11.6×108m3左右，主要依靠江淮水北调入湖水量7.2×108m3，还动用了骆马湖部分死库容0.2×108m3，骆马湖2011年6~7月低于死水位达10d。

1.4汛期分阶段设计洪水计算针对骆马湖区域易发生干旱、水源短缺的状况，除了实施江水北调跨流域调水外，通过汛期限制水位抬高或汛限水位动态控制以增加骆马湖可供水量成为当然的选择。为此，需要分析各阶段不同频率设计洪水情况下不同汛限水位对骆马湖防洪带来的影响。根据沂沭泗流域洪水暴涨暴落，即汇流时间短、入湖洪量大的特点，采用同频率放大法计算设计洪水。选取沂河港上、中运河运河、房亭河土山等3个水文站1972～2011年共40年的资料系列，经实测资料分析，骆马湖最大3d水量的洪水过程能基本反映场次入湖洪水特点，各计算阶段的主要洪水过程一般3～7d大部分水量入湖。按5月1日～6月10日、6月11日～7月10日、8月16日～9月10日、9月11日～9月30日4个阶段，计算各阶段的频率为10%、5%、2%的最大1d、最大3d、最大7d入湖水量，以最大3d入湖水量（表3）选取典型年入湖洪水过程，用同频率放大法，按最大1d、最大7d同频率水量缩放，分别求出不同阶段频率为10%、5%、2%的设计入湖洪水过程。频率10%、5%、2%的设计入湖洪水洪峰流量，5月1日～6月10日在1000m3/s以下，6月11日～7月10日在1700～3000m3/s之间，8月16日～9月10日在3400～6600m3/s之间，9月11日～30日在1800～3900m3/s之间。

1.5不同起调水位对防洪影响分析利用推求得到的汛期各阶段10%、5%、2%等不同频率的设计洪水过程，设定不同的起调水位（汛限水位），根据水量平衡方程，进行骆马湖调洪演算。骆马湖三个泄洪通道泄洪能力情况：按照沂沭泗水系50年一遇防洪要求，新沂河嶂山闸泄洪流量为7500m3/s，但在麦作期（5月1日~6月10日）泄洪流量一般不超过500m3/s，通过新沂河南偏泓、淮沭河东岸柴米河、北六塘河分泄，以兼顾河道滩地麦子；考虑中运河、徐洪河航运要求，皂河闸泄洪一般控制在250~400m3/s，刘集地涵一般不超过150m3/s。因此，一般情况下，骆马湖三个口门总泄洪能力为：麦作期900~1050m3/s；汛期其他阶段泄洪流量在8000m3/s以上，如遭遇下游区间来水，则泄洪能力相应减少。计算时，采用控制下泄流量、推求最高水位及控制最高水位、推求下泄最大流量两种方法，按起调水位22.5m、22.7m、22.8m、23.0m（其中9月11～30日增加起调水位23.2m、23.3m、23.5m）进行调洪演算，进而综合分析不同汛限水位对骆马湖防洪影响后，提出比较合理的汛限水位。

1.5.1控制下泄流量，推求最高水位根据骆马湖不同时期的泄洪能力作为控制，推算入湖洪水可能出现的最高湖水位，了解汛限水位抬高可能对骆马湖防洪带来的风险。计算结果表明，（1）在麦作期的5月1日～6月10日，骆马湖水位即使按23.0m起调，遭遇本阶段频率2%即50年一遇的设计洪水，最大下泄流量为500m3/s，其最高水位23.24m，泄洪流量低于骆马湖在麦作期的泄洪能力900～1050m3/s。（2）在汛期其他阶段（7月11日～8月15日不参与分析），对各阶段10%、5%、2%设计洪水，同样按23.0m水位起调，骆马湖最高水位可控制在23.5m以内，骆马湖最大下泄流量为5000m3/s，明显小于汛期骆马湖最大泄洪能力，其中9月11日～30日，即使按23.5m水位起调，最大流量按3500m3/s考虑，骆马湖最高水位也只有23.69m。

1.5.2控制最高水位，推求下泄最大流量以骆马湖警戒水位23.50m作为最高水位控制，推算入湖洪水可能发生的最大下泄流量，来分析相应的骆马湖防洪风险。计算结果表明，汛期各阶段骆马湖遭遇本阶段频率10%、5%、2%的设计洪水，骆马湖的泄洪流量均小于该阶段泄洪能力。特别是5月1日～6月10日阶段，遭遇本阶段频率10%即10年一遇的设计洪水，骆马湖泄洪流量为0m3/s；8月16日～9月10日阶段，遭遇本阶段频率2%即50年一遇的洪水，当起调水位为23.0m时，骆马湖最大下泄流量5230m3/s，明显小于骆马湖汛期最大泄洪能力。

1.6汛期分阶段限制水位方案综合上述计算结果，按起调水位23.0m进行骆马湖调洪演算，5月1日～6月10日骆马湖的泄洪能力能够应对本阶段10年一遇、20年一遇、50年一遇的设计洪水，且最高水位不超过警戒水位；6月11日～7月10日、8月16日～9月10日、9月11日～9月30日三个阶段应对本阶段10年一遇、20年一遇、50年一遇的设计洪水的最大泄洪流量都小于6000m3/s，均在骆马湖泄洪能力以内，可以满足骆马湖防洪安全要求。因此，骆马湖汛期限制水位可以采取分阶段控制运用的方案，并结合7月份进入主汛期，8月中旬至9月份为后汛期的因素，提出方案如下：5月1日～6月10日、6月11日～6月30日的汛限水位都取23.0m；7月1日～7月10日的汛限水位为23.0～22.5m；7月11日～8月15日，仍按《沂沭泗河洪水调度方案》汛限水位22.50m控制；8月16日～9月10日，汛限水位取23.00m；9月11日～9月30日，汛限水位取23.50m。

1.7分阶段汛限水位抬高效益简析汛期不同阶段骆马湖汛限水位抬高0.5～1.0m，静态计算增加的供水量为1.5～3.0×108m3。由于6月份为农业大用水时期，7～8月份也是水稻生长期用水量较大时期，因此，汛限水位的抬高，可以更好地保障骆马湖区域水源供给，减少翻水费用，防御可能出现的干旱；8月中旬起抬高汛限水位，有利于进一步拦蓄洪水尾水，减少弃水，防止出现“有水不能蓄、要蓄无水蓄”的被动局面。实际运用汛期分阶段限制水位方案时，以方案提出的限制水位为控制水位上限，以原来的限制水位为控制水位下限，通过动态控制，增加的可供水量将明显超过静态计算值。

2分阶段限制水位运用洪水风险防范措施

汛限水位抬高，可能增加骆马湖区域的防洪压力，需要通过加强洪水预测预报，全面预测分析骆马湖以上、沭河、新沂河区间的来水量及洪水过程，加强流域防洪工程体系联合调度来化解。（1）预降骆马湖水位。经分析，沂河临沂洪峰流量（2000m3/s左右）到骆马湖的时间大约24h；洪峰流量5000m3/s以上，到骆马湖的时间大约15~20h左右，因此，即使沂沭泗地区发生突发性强降雨，根据沂河临沂站洪水预报，可以提前采取预降骆马湖水位措施。对还处于麦作期的汛期第一阶段（5月1日～6月10日），通过预泄，可以在24h内将骆马湖水位从23.0m降到22.8m，防洪工程能够应对比该阶段50年一遇设计洪水更大些的来水。对其他阶段，由于骆马湖泄洪能力显著增加，预降水位速度更快，如8月16日～9月10日，按新沂河泄洪5000m3/s，骆马湖水位从23.0m降到22.5m仅需8.3h。通过骆马湖提前预泄，可将湖水位提前降到调度方案规定的汛限水位或更低，腾出库容，接纳并调蓄洪水。（2）错峰调度洪水。鉴于骆马湖主要泄洪通道新沂河还承受沭河、区间来水，其中沭河塔山闸以下为现状设计行洪流量为3000m3/s。应对8月16日～9月10日阶段50年一遇设计洪水，嶂山闸泄洪50000m3/s左右，有可能发生与沭河来水、新沂河区间来水遭遇的情况，出现新沂河沭阳站洪峰流量超过7800m3/s的不利局面，因此，在调度时，应关注气象预报，全面做好骆马湖以上及新沂河等河道的水情监视、洪水预报，上下游兼顾，加强与流域机构协调，尽量使沂河、沭河洪水东调，并及时调整嶂山闸泄洪流量，与沭河来水形成错峰，减轻新沂河防洪压力。通过精细化调度，能够控制新沂河沭阳站洪峰流量不超过设计流量7800m3/s。

3结语

通过对汛期不同阶段骆马湖不同频率入湖洪水的调洪演算，提出了汛期分阶段限制水位方案，同时保证一般情况下限制水位调整所带来的洪水风险在可控范围内；增加的骆马湖可供水量，对应对淮北地区极易发生的秋冬旱情及春夏旱情，降低江水北调运行费用，具有显著的经济效益及社会效益；也为开展骆马湖精细化洪水调度、提高洪水资源利用率提供技术支撑。

作者：朱建英马余良尚化庄 盛建华罗俐雅单位：江苏省防汛防旱指挥部办公室江苏省骆运水利工程管理处江苏省水文水资源勘测局徐州分局江苏省水文水资源勘测局