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沂沭泗流域洪水調度若干問題的探討

發布時間:2017-05-28 09:20:35 發布源:三門峽市水利勘測

引言

沂沭泗水系,位于廢黃河以北,南接淮河下游水系,北以沂蒙山脈與黃河流域分界,流域面積7.8萬km2。該流域主要河流有沂河、沭河、泗水,主要調蓄湖庫有南四湖、駱馬湖和石梁河水庫,主要入海河道為新沂河和新沭河。現狀防洪標準不足20年一遇,近期規劃防洪標準為50年一遇。

沂沭泗流域防洪標準偏低,而其合理的洪水調度對發揮工程效益和減少洪水損失至關重要。現據洪水調度和規劃的實踐,對該流域洪水調度的若干問題,探討如下。

一、南四湖超標準洪水調度

南四湖超標準洪水調度,目前主要有兩個方案:一是目前執行的《江蘇省流域性、區域性水利工程調度方案》。該方案規定當南四湖上級湖南陽湖水位超過36.5m、下級湖微山島水位超過36.0m,南四湖韓莊閘、伊家河閘全開敞泄;在不影響徐州市、工礦安全的前提下,藺家壩閘參加泄洪;同時濱湖洼地滯洪。二是淮委院編制的《沂沭泗河洪水東調南下二期工程可行性研究報告》中洪水調度的規劃方案。該方案明確:遇超標準洪水,當南陽湖水位超過37.0m,微山湖水位超過設計水位36.5m,湖東滯洪區應分別滯洪;預報南四湖水位超過1957年型洪水設計水位(南陽湖水位37.2m,微山湖水位36.7m),韓莊閘敞泄和藺家壩閘參加泄洪。

以上方案均明確南四湖遇超標準洪水時,韓莊閘敞泄。根據以上方案進行洪水調度,超標準洪水下泄會發生重大的洪災損失。理由如下:

1.韓莊閘敞泄,將危及中運河堤防安全。中運河房亭河以上灘面為農田,以下灘面長有蘆葦,阻水嚴重,且清障困難。1974年中運河行洪3790m3/s,運河鎮水位達26.42m,比當時設計行洪5000m3/s運河鎮水位僅低0.08m。據分析,如中運河行洪流量達設計流量,現狀和規劃兩種情況下運河鎮水位將達26.76m左右,比運河鎮設計水位26.5m,抬高了0.26m左右。韓莊閘敞泄,現狀工情中運河行洪流量比設計流量增加3000多m3/s,規劃工情增加2000多m3/s。如灘面徹底清障,運河鎮水位將分別提高至27.5m和27.2m以上,比設計水位分別提高1.0m和0.7m以上;如灘面清障不徹底,水位抬高幅度將更大。由于中運河下段堤距大、灘面設計水位深、堤基和堤身土質抗滲性能差,一旦韓莊閘敞泄,中運河干流堤防將遭受沖刷和滲流的雙重破壞,這將危及邳州市、徐州煤礦、隴海鐵路以及兩岸12.33萬hm2耕地和148萬人口的安全,后果不堪設想。

2.韓莊閘敞泄,將加劇駱馬湖水位的上升速度,縮短了黃墩湖滯洪區的安全撤退的準備時間和撤退時間,會給黃墩湖滯洪區的撤退和啟用帶來意想不到的困難,造成許多嚴重損失。如對南四湖超標準洪水通過合理的洪水調度,有些可以避免或減小下游的損失。沂沭泗水系的一個重要特點是,南四湖調洪能力大,駱馬湖調洪能力小。按每萬km2來水面積的調洪庫容進行比較,在設計水位時,駱馬湖為1.5億m3,南四湖為15.1億m3;按調洪庫容與百年一遇30天洪量比,駱馬湖為1∶30,南四湖為1∶2.5。反映在大洪水高水位情況下水位上升的速度上,南四湖上升慢,駱馬湖上升快。在超標準洪水調度上,若充分利用南四湖調洪能力大和水位上升慢的特點,統籌考慮南四湖、中運河、駱馬湖水情和風情,適當加大韓莊閘泄量,這樣在保證南四湖安全的前提下,可以避免或減少中運河、駱馬湖、黃墩湖的洪災損失。
綜上所述,南四湖遇超標準洪水情況下韓莊閘敞泄的洪水調度辦法,存在一定的問題。洪水調度辦法應該修正為南四湖超標準洪水情況下,統籌考慮南四湖、中運河、駱馬湖水情和風情,適當加大韓莊閘泄量。

二、駱馬湖汛期正常蓄水位

駱馬湖防洪標準低,但同時其水資源緊缺問題非常突出。有不少年份非汛期駱馬湖水位達不到正常蓄水位23.0m,導致用水高峰期用水緊張,制約了該地區工業、農業、養殖業的發展。造成這種局面的原因,除了該地區降水年際變化大,降水集中在主汛期外,汛期的洪水調度也是一個重要原因。

多年來,洪水調度上強調控制汛期限制水位,而對汛期蓄水重視不足。目前的洪水調度規定:如中長期天氣預報無大的降雨過程,8月中旬起抓汛末蓄水,南四湖、駱馬湖、石梁河水庫由汛限水位逐步抬高到汛末蓄水位。由于目前長期天氣預報可靠性較低,容易導致8月中下旬不能蓄水,9月份以后無來水可蓄,駱馬湖水位達不到正常蓄水位。
傳統的教科書上,汛期正常蓄水位和汛期限制水位是同一個值,比較通常的說法為汛期限制水位是在汛期允許興利蓄水的上限水位,也是在汛期防洪運用時的起調水位。在水資源緊缺越來越嚴重的今天,汛期正常蓄水位和汛期限制水位應該是兩個不同的概念,可以是不同的值,前者一般大于后者。相對于駱馬湖而言,其汛限水位是當預報駱馬湖水位超過23.5m時,駱馬湖提前預泄的限制水位(汛限水位為22.5m);其汛期正常蓄水位是為滿足興利要求,駱馬湖汛期開始供水時應蓄至的水位。鑒于駱馬湖以上主要產流區──南四湖水系、沂河水系、沭河水系的產流,匯入駱馬湖湖區需要一定的時間,目前的通訊系統和測報系統比較及時,天氣的短期預報比較準確,經初步分析,駱馬湖汛期正常蓄水位取23.0m,不影響駱馬湖汛限水位的控制。因此,建議在沂沭泗流域洪水調度中明確駱馬湖汛期正常蓄水位,在工程運用中嚴格執行。

三、洪水調度自動化系統

目前沂沭泗流域洪水調度,主要依據南四湖水位、駱馬湖水位、中運河運河鎮水位和流量、沂河臨沂站洪峰流量、沭河大官莊站洪峰流量、新沂河沭陽站流量、沂河港上站流量、沭河新安鎮流量。在規劃設計中,依據以上數值和擬定的洪水調度原則進行調洪演算,進而確定各河流的工程規模是可取的。但洪水實際調度中,僅依靠以上數值和規定的洪水調度原則進行調度,不能充分發揮沂沭泗流域水系整體功能的作用。比如,駱馬湖以上流域降水量大,而新沭河區間降水量小,需要加大臨沂及大官莊分流的東調比例,而現行的調度辦法很難達到。

為充分發揮沂沭泗流域水系整體功能,避免或減少洪災損失,應建立洪水調度自動化系統。該系統是一個以信息采集傳輸、運行監控為基礎,綜合數據庫為紐帶,優化調度、調度運行和工程管理為核心的多目標洪水調度決策支持系統。系統組成包括采集傳輸系統、調度運行系統、運行監控系統、優化調度系統、工程管理系統和綜合數據庫系統等六個部分。經綜合集成的多目標洪水調度決策支持系統,能針對水情、雨情、風情、工情的現實狀況,結合雨、風預報和洪水預測,根據洪水優化調度的目標,進行調度系統的模擬計算,提出多種調度運行的方案及其比較和綜合評價,為高層決策服務。

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