沂河梯级橡胶坝调度运用实况对洪水影响分析

张世功 孙廷玺 段伟华 王保彩 杜 静

一、引言

近年来，为开发利用洪水资源，山东临沂城区段沂河干支流上建成多处橡胶坝，已形成梯级橡胶坝群。这些梯级橡胶坝能最大限度地拦蓄过境水量，为城区地下水补给、工农业供水等提供水源保障。但沂河是骨干行洪河道，汛期洪水峰高量大流急，调度不好，将造成洪水叠加，危及橡胶坝工程及下游河道安全。因此，科学制定梯级橡胶坝汛期联合调度运用方案十分必要。

为保证在行洪安全基础上最大化地发挥橡胶坝工程的蓄水兴利效益，实现科学调度洪水，临沂市防指于2009年6月研究制定《临沂城区段拦河闸坝汛期防洪联合调度运行方案（试行）》（以下简称《方案》），并于当年7月13日印发执行。

2009年7月20日～21日及8月17日～18日，沂河流域先后发生两场较大暴雨洪水过程，各橡胶坝工程管理单位按照统一调度指令将坝袋塌落或全塌，使上游来水顺利通过，保证了橡胶坝的工程安全和下游河道安全。

本文就这两场暴雨洪水中各橡胶坝调度运用实况对洪水的影响进行了系统分析，旨在为后续洪水调度提供借鉴，使《方案》更加完善，同时也为今后的临沂水文站实用洪水预报方案修订工作积累资料，以提高该站洪水作业预报精度。

二、橡胶坝工程概况

各橡胶坝工程指标见表1。

三、橡胶坝调度运用方案

（一）当预报小埠东橡胶坝上游来水Q≤1000m3/s时，各拦河闸坝按汛限水位运行，不塌坝，采取坝顶溢流或调节闸泄洪。当预报小埠东上游无大洪水时，各闸坝可根据需要，短时间内抬高汛限水位，并报市防办备案。

（二）当小埠东橡胶坝以上沂河区间流域降雨50mm＜P≤70mm，或预报小埠东上游来水 1000m3/s＜Q≤2000m3/s时，葛庄、花园、柳杭3座橡胶坝全部塌坝；角沂塌落1.5m至68.00m高程、桃园塌落1m至67.00m高程、小埠东塌落1m至63.50m高程。

（三）当小埠东橡胶坝以上沂河区间流域降雨70mm＜P≤100mm，或预报小埠东上游来水2000m3/s＜Q≤3000m3/s，葛庄、花园、角沂、柳杭、桃园5座橡胶坝全部塌坝；小埠东塌落1m至63.50m高程。

（四）当小埠东橡胶坝以上沂河区间流域降雨P＞100mm，或预报小埠东上游来水Q＞3000m3/s时，葛庄、花园、角沂、柳杭、桃园、小埠东橡胶坝全部塌坝。

（五）闸坝再次蓄水按“先下游，后上游”的原则进行，各管理单位视洪水过程和天气形势自行恢复到汛限水位。

表1 梯级橡胶坝工程指标表

表2 梯级橡胶坝2009年“7.21”、“8.18”洪水塌坝情况表

表3 梯级橡胶坝2009年“7.21”、“8.18”调度运用实况对临沂水文站洪水影响情况表

四、暴雨洪水概况

（一）2009年“7.21”洪水。7月20日16时～21日6时，受副高南撤和切变线共同影响，沂河流域普降暴雨，大中型水库以下临沂水文站以上区间流域平均雨量96.1mm，有效降雨历时10h，前期影响雨量46.1mm，暴雨中心平邑县昌里水库 206.9mm（141.5mm/2h）。暴雨发生以后，滚动预报临沂水文站洪水，最终预报成果为：洪峰流量4200m3/（s7月21日15时）。临沂水文站7月21日13时实测洪峰流量4650m3/s。

（二）2009年“8.18”洪水。8月17日16时～18日6时，受副高边缘暖湿气流和冷空气的共同影响，沂河支流礻方河流域普降暴雨，大中型水库以下临沂水文站以上区间流域平均雨量91.4mm，有效降雨历时4h，前期影响雨量8.5mm，暴雨中心平邑县岳庄水库 225.9mm（148.6mm/2h）。本次暴雨，临沂水文站最终洪水预报成果为：洪峰流量2800m3/s（8月18日14时）。临沂水文站8月18日12时实测洪峰流量3560m3/s。

五、橡胶坝调度运用实况

两场暴雨洪水期间，临沂市防办根据降雨过程及洪水预报成果下达调度指令，各橡胶坝塌坝情况见表2。

六、橡胶坝调度运用实况对洪水的影响

小埠东橡胶坝下游是沂河干流控制站临沂水文站，该站洪水预报成果直接作为下游分洪闸调度的决策依据，本次分析橡胶坝调度运用实况对洪水的影响即针对该站而言。由表2可以看出：

2009 年“7.21”洪水发生期间，花园、角沂、桃园、小埠东橡胶坝塌坝增加 的 流 量 分 别 达 11m3/s、38m3/s、251m3/s和439m3/s，不考虑坦化现象传至临沂水文站时，只有花园橡胶坝的塌坝增加流量叠加在临沂水文站的洪峰上，角沂、小埠东则落在峰前段，桃园落在峰后段。实际上，洪水传播过程中，必然存在坦化现象，而花园橡胶坝的塌坝增加流量仅为11m3/s，可以忽略不计。因此认为，2009 年“7.21”洪水，橡胶坝调度运用实况对临沂水文站洪峰流量没有影响（本场洪水葛庄、柳杭橡胶坝均未蓄水）。

2009年“8.18”洪水发生期间，柳杭橡胶坝仍未蓄水，对洪水没有影响；葛庄、花园、角沂、桃园、小埠东橡胶坝塌坝增加的流量依次为 646m3/s、81m3/s、163m3/s、103m/s 和 741m3/s，不考虑坦化现象传至临沂水文站时，花园、桃园、小埠东橡胶坝的塌坝增加流量均叠加在临沂水文站的洪峰上，达925m3/s，葛庄、角沂则落在峰前段。考虑到洪水坦化现象，综合认为，2009年“8.18”洪水，临沂水文站洪峰流量3560m3/s中，上游梯级橡胶坝塌坝增加的流量约占22.5%，即800m3/s左右。

两场洪水中橡胶坝调度运用实况对临沂水文站洪水影响情况见表3，2009年“8.18”洪水各水文站流量过程线见图。

七、体会与建议

（一）体会。2009年“8.18”洪水中部分橡胶坝的塌坝增加流量造成了洪峰叠加。多年实测暴雨洪水资料显示，当预报小埠东橡胶坝上游来水洪峰流量1000m3/s＜Q≤2000m3/s时，洪水预报的平均预见期只有8～9h，洪水平均涨水历时仅为25h，若待洪水预报发布后再进行梯级橡胶坝塌坝调度，必然会造成塌坝流量与自然来水洪峰叠加，中高水洪水预报的平均预见期更短。因此，《方案》需要进一步研究完善。

（二）建议。实时掌握各橡胶坝的蓄水及下泄情况，能够有效提高临沂水文站的洪水作业预报精度，增长预见期。建议在各橡胶坝设立水位、流量自动测报设施■