泉林拦河坝防洪控制运用方案初探

赵秋艳，刘纯祥

为调洪补枯、缓解水资源短缺问题，充分合理地开发雨洪资源，泰安市在大汶河上相继建造了5座拦蓄工程，分别为唐庄拦河坝、颜张拦河坝、泉林拦河坝、颜谢拦河坝及汶口2＃拦河坝，并计划对现有汶口拦河坝进行维修加固，初步建成了大汶河综合开发工程框架，大大提高区域水资源调配能力。

泉林拦河坝工程位于泰安市岱岳区泉林庄村东的大汶河上，距泰安市区约20.0 km，上距大汶河旧县大桥3.5 km。工程由橡胶坝和调节闸组成，设计蓄水位114.0 m，挡水高度5.5 m，垂直水流方向总宽421.5 m，顺水流方向总长65.5 m。橡胶坝共5孔，单孔净宽78.6 m，净过水宽度393.0 m，隔墩厚1.0 m，坝段全长399.0 m。橡胶坝顶高程114.0 m，底板顶高程109.5 m，坝高4.5 m，底板高出河床1.0 m。调节闸位于橡胶坝右侧，共3孔，单孔净宽6.0 m，总净宽18.0 m，最大调节流量428.2 m3/s。调节闸为液压平板闸门，闸门顶高程114.3 m，闸底板高程108.5 m，闸坎高程109.15 m。工程设计防洪标准为50年一遇，设计洪峰流量6 640 m3/s，设计防洪水位116.07 m。

1 坝址处洪水分析

泉林拦河坝址处北望水文站有长期河道流量观测资料。大汶河流域汛期为每年的6月1日～9月30日，经分析长期降雨资料，每年的6月1日～7月3日为汛前期，7月3日～8月4日是主汛期，8月4日～9月30日为汛后期。按上述时间划分，分析北望水文站1980—2011年32年的汛期历年最大洪峰流量，泉林拦河坝汛前期最大流量为1 710 m3/s，汛后期最大流量为2 060 m3/s，汛中期最大流量为3 480 m3/s。

按汛中期与汛前、后期分别统计。汛前期河道流量小于1 600 m3/s的有31年，汛后期河道流量小于1 600 m3/s的有30年；在汛中期河道流量小于3 000 m3/s的有31年。统计成果见表1。

表1 泉林拦河坝汛期流量分级成果表

2 工程汛期控制运用方案

2.1 控制运用原则

1）防洪优先、安全为重原则。为保证拦河坝安全度汛，在遭遇大洪水时必须塌坝运行，以便不影响河道行洪能力，保证洪水安全下泄。要避免橡胶坝塌坝泄流时产生的“人造洪峰”与上游洪水叠加，增加下游河道防洪压力，影响橡胶坝及其上下游建筑物安全。

2）准确预报、分级调度原则。为充分发挥工程效益，做到蓄泄兼顾、调度得当，须准确、及时地掌握水文情报，分级调度。暴雨发生后，应根据上游水文站预测的洪峰流量、洪水总量、洪水过程等情报，预测本坝址的洪水参数及到达传播时间，确定洪水级别，决定橡胶坝的调度方式。不同级别的洪水对应不同的橡胶坝控制运用方案，以最大限度地发挥工程效益。

2.2 拦河坝过流计算

橡胶坝、调节闸自由泄流的情况下流量按堰流公式计算：

式中：Q为橡胶坝或调节闸流量，m3/s；m为流量系数；σ为淹没系数；ε为侧收缩系数；B为过流断面（堰）净宽，m；H0为橡胶坝或调节闸堰（坝袋）上水头，m。

泉林拦河坝过流能力计算成果见表2。

表2 泉林拦河坝过流计算成果表

2.3 橡胶坝控制运用方案

1）橡胶坝汛限水位。分析泉林拦河坝处洪水资料可知，汛前期、汛后期河道流量基本都小于1 600 m3/s，汛中期河道流量基本小于3 000 m3/s。根据上述过流能力计算成果，在保证河道洪水安全下泄的前提下，可分别确定泉林拦河坝汛前期、汛中期及汛后期的汛限水位。泉林拦河坝分期动态汛限水位见表3。

表3 泉林拦河坝汛限水位/挡水高度 m

2）汛前期、汛后期泉林拦河坝控制运用方案。当河道流量小于1 200 m3/s时，橡胶坝塌坝1.0 m（即挡水高度3.5 m）自由过水，调节闸闸门关闭；当河道流量为1 200～1 600 m3/s时，橡胶坝塌坝1.0 m（即挡水高度3.5 m），调节闸开启，且使橡胶坝前水位不大于水位114.5 m；当河道流量大于1 600 m3/s时，按汛中期调度方式控制运用。

3）汛中期泉林拦河坝控制运用方案。当河道流量小于2 600 m3/s时，橡胶坝塌坝2.0 m（即挡水高度2.5 m）自由过水，调节闸闸门关闭；当河道流量为2 600～3 000 m3/s时，橡胶坝塌坝2.0 m（即挡水高度2.5 m）自由过水，调节闸开启，开启高度须确保橡胶坝前水位不大于114.5 m；当河道流量大于3 000 m3/s时，橡胶坝完全塌坝，调节闸闸门全开。

4）非汛期泉林拦河坝控制运用方案。当河道流量小于240 m3/s时，橡胶坝不塌坝（即挡水高度4.5 m）自由过水，调节闸闸门关闭；当河道流量为240～650 m3/s时，橡胶坝不塌坝（即挡水高度4.5 m）自由过水，调节闸开启，开启高度须确保橡胶坝坝顶溢流水深不大于0.5 m；当河道流量大于650 m3/s时，按汛前期调度方式控制运用。

3 结语

大汶河泉林拦河坝建成运行后，缓解了当地水资源紧张局面，补充了区域地下水，改善了上下游河道的生态环境，在保障民生、促进发展和改善环境方面均创造了很大的效益。采用本方案对泉林坝进行防洪控制运用，在确保防洪安全前提下，大部分时间橡胶坝可按设计挡水位运行，充分拦蓄大汶河雨洪资源，最大限度地发挥工程效益。

[1] 高本虎.橡胶坝工程技术指南[M].北京：中国水利水电出版社，2004.

[2] 徐智廷.沂河梯级橡胶坝汛期调度运用原则探讨[J].中国水利，2008（19）.