淮阴闸工程加固后淹没式孔流定线推流过程浅析

许广东

（江苏省水文水资源勘测局宿迁分局 宿迁 223800）

姚建栋

（江苏省淮沭新河管理处 淮安 223005）

1 工程概况

淮阴闸位于淮安市淮阴区杨庄乡，是淮水北调、分淮入沂淮阴枢纽的主体工程，共30孔，单孔净宽10m，闸总宽345.4m，闸底高程6m，设计流量3000m3/s，校核流量4000m3/s。工程设计标准为300年一遇，主要作用是防洪、灌溉、航运及供水等。

该闸建成后，遇1991年、2003年淮河大洪水，实施分淮入沂，最大分洪流量分别达1270m3/s、1440m3/s。1972～2008年，平均年排水量31.78×108m3，累计排水1330×108m3，其中灌溉供水740×108m3，防洪排涝效益得到较好发挥，灌溉供水效益显著。

2004年4月淮阴闸实施第二次加固工程，其闸室底板经加固后闸底高程变更为6.10m，同时更换了所有的弧形钢闸门并增加了启闭机房，闸室及中墩贴角进行了防碳化处理，原先的水力出流条件发生了改变。

2 堰闸站流量定线原理

淮阴闸作为一类水工建筑物，其定线推流过程拟采用堰闸流量站推流方法中较为常见的流量系数法。

淮阴闸节制闸在工程加固中更换了全新的闸门启闭设备，由于其闸下水位淹没闸孔，下泄流量受下游水位影响较大，故其堰闸站的出流形式常年表现为淹没式孔流，可以采

上述公式中△Z本应为上游基本水尺断面处水位与下游收缩断面水位之差，但考虑到下游闸室水跃、波浪等影响，其下游收缩断面处水位不易观测，故在实际应用中仍采用下游水面平稳处的水位来代替下游收缩断面处的水位。因此，按此方法求得的流量系数M总体可能比真实值略大。

定线推流过程中，根据各种水力条件下的实测流量率定出相应的流量系数，从相关因素表（EM）中选择合适的相关因素，并与率定出的流量系数点绘出淹没式孔流条件下的关系曲线，如该曲线通过最终流量定线的三种检验，即可认为该曲线就是符合当前水力条件下的关系曲线；在今后的流量报汛中，可从该关系曲线上根据相关因素查得流量系数，并利用推流基本公式推求不同时刻的流量。

3 定线过程

应工程水文、流量报汛及整编推流的需要，在淮阴闸加固主体工程结束后，淮阴闸水文站根据水情调度，利用超声波多普勒流量流速剖面仪ADCP对淮阴闸多种水情（不同闸门开高、不同闸门开宽以及不同的上下游水位级差）条件下的下泄流量进行了实测。

根据实测流量数据，在江苏省水文测验信息计算机管理系统相关因素编号（EM）表内，选用3号相关因素e/hu、6号相关因素e×△Z以及8号相关因素e/△Z这三种堰闸站淹没式孔流关系曲线常用的相关因素进行定线比较，并最终选择其中上线吻合度最好的一种相关因素，作为定线成果参加最终的三种检验。

3.1 采用3号相关因素e/hu作为定线参考

采用ADCP实测流量测验成果的24个测次的流量数据，从相对应的水位自记纸上查得所测流量的相应水位以

堰闸方法推流参考首先选用3号相关因素e/hu，即闸门开高e与闸上水头hu之比。以流量系数M作为横坐标，e/hu作为纵坐标，将测点测次点绘于图（见图1），从图1可以看出，图中24个测次的测点点线关系较为密集，其趋势线线形为下部弯曲的曲线。从24个实测流量测点与拟定的关系曲线的吻合情况不难发现，除个别点偏离关系曲线较大之外，其余点线关系基本吻合。

3.2 选用6号相关因素e×△Z作为定线参考

推流参考如采用6号相关因素e×△Z，即闸门开高e与上下游水位差之积。按上所述，以流量系数M作为横坐标，e×△Z作为纵坐标，将24个测次的实测数据测点点绘于图（见图2），从图2可以看出，24个测次的测点点线关系上下分布，根据测点描绘形成的关系曲线，其趋势线线形为直线，拟定出的此关系曲线与24个实测流量测点吻合度较为一般，有部分测点偏离曲线较为严重。

3.3 选用8号相关因素e/△Z作为定线参考

当推流参考采用第三种e/△Z作为相关因素时，以流量系数M作为横坐标，e/△Z作为纵坐标，经过实测数据计算出来的24个实测流量测点点绘于图上，进行参考定线（见图3）。

由图3可以看出，根据测点拟定形成的关系曲线为堰闸站淹没式孔流常见的下部弯曲的线形，其中24个流量测次的数据点还大致兼顾了高中低水，且测点平均分布于趋势线的两边，形成的趋势线正偏与负偏测点大致相等，其测点的上线吻合度良好。

4 成果检验及分析

对照上述形成的3种相关因素的点绘曲线，考虑到水位流量关系曲线中必须包含满足高水、中水以及低水流量时的推流要求，经过比较，最终决定采纳8号相关因素e/△Z作为淮阴闸工程加固后淹没式孔流条件下的水位流量关系曲线的相关因素，图3中的趋势线作为精度最高的水位流量关系曲线参加本次流量定线步骤的最后三种检验。

第一种符号检验：对水位流量关系曲线的符号检验而言，就是检验所定水位流量关系曲线两侧测点数目的分配是否均衡合理，借以判断所定关系曲线是否正确。

在符号检验中，图3中24个测次有11个测点正偏，13个测点负偏，确定K=13，并经过计算满足u＜u1-α/2的合理判定条件，判定此关系曲线合理，成功通过了符号检验。

第二种适线检验：适线检验是按水位递升次序，通过检验实测点偏离曲线正负符号的排列情况，借以检查定线有无明显系统偏离。

在适线检验中，将下游基本水尺断面处的水位按从低到高排列，通过实测点偏离曲线正负号的排列变动符号的情况，统计出其变换符号次数为8，经过统计量计算，满足u

第三种偏离数值检验：偏离数值检验室检查测点偏离关系线的平均偏离值（即平均相对误差）是否在合理范围以内，借以用数据论证关系曲线定得是否合理。

根据8号相关因素点绘出来的关系曲线通过了最后三种检验，即图3中的趋势线最终被采纳为淮阴闸工程加固后淹没式孔流出流条件下新的水位流量关系曲线。

5 结语

由于淮阴闸是分淮入沂、苏北供水、连云港送清水控制口门以及区间和沿途的工、农业用水的水源控制工程，无论工程运行管理、防汛抗旱水情测报、水资源监测分析，或是水资源规划及其他国民经济建设等，淮阴闸精确的流量资料都有着极为重要的作用，在区域防洪、供水中具有较为突出的代表性。

加固后的淮阴闸闸室底板以及闸室中墩发生了变化，导致原先的水位流量关系曲线推算出的流量已经远远不能满足报汛以及流量测验推算的精度要求。在对淮阴闸新的淹没式孔流出流条件下的关系曲线进行率定的过程中，合理利用了现代化的流量测验仪器，极大地提高了流量测验的精度和效率，大大缩短了流量测验的时间，并最终通过计算、点绘以及分析、比较和检验，率定出了满足精度要求的水位流量关系曲线，并通过了江苏省水文水资源勘测局当年度地表水水文资料复审小组的复审。

由于流域工程水情调度的限制，此次新曲线的率定过程流量测次偏少，关系点阵的密集度还不够完善，拟定出来的趋势线的代表性还略有不足。在今后合适的水情调度以及工情条件下，适当的补充间校测的数据点，将淮阴闸淹没式孔流出流条件下的水位流量关系曲线不断加以完善，以期能够更好的提高以后流量推算的精度，从而为全省防汛、抗旱、供水提供全面及时准确的水情信息服务，为国民经济的的各项规划、建设和可持续健康发展提供科学的基础数据■