沂河拦河闸坝对中小洪水的影响分析

李 斯 屈 璞 杜庆顺 王秀庆

沂河拦河闸坝对中小洪水的影响分析

李 斯 屈 璞 杜庆顺 王秀庆

拦河闸坝作为最常见的水工建筑物，在防汛抗旱、蓄水发电、水产养殖、交通航运和城市景观等方面起着重要的作用。同时，拦河闸坝的建设人为改变了河道的自然状态，特别是改变了河道原有的汇流规律，极大地影响了洪水过程。在河道遭遇中小洪水时，这种影响更加突出，甚至可能起到决定性作用。

沂河上游属山洪性河道，洪水具有陡涨陡落的特点，加之近年来陆续在干流及主要支流上兴建了多座拦河闸坝，给水文预报、防汛调度带来了一定困难。因此，研究沂河拦河闸坝对中小洪水的影响具有重要意义。

一、基本情况

1.流域概况

沂河发源于山东省沂蒙山脉鲁山南麓，南流经沂源、沂水、沂南、兰山、河东、罗庄、苍山、郯城、邳州、新沂等县（市、区），在江苏省新沂草桥镇苗圩村入骆马湖。较大支流有东汶河、蒙河、祊河、白马河等，大部分由右岸汇入。沂河源头至骆马湖，河道全长333km，流域面积14795 km2。沂河在彭家道口向东辟有分沂入沭水道，分沂河洪水入沭河；在江风口辟有邳苍分洪道，分沂河洪水入中运河。

临沂水文站系沂河干流主要控制性水文站，位于临沂经济技术开发区冠亚星城，集水面积10315km2，设立于1950年3月。设站以来，观测到的最高水位为65.65m、最大流量为15400m3/s，均出现在1957年7月19日。

1957年特大洪水后，沂河上游先后建成了5座大型水库（田庄、跋山、岸堤、许家崖、唐村）和22座中型水库，在流域中下游和较大支流还兴建了拦河闸坝等水利工程，对防汛抗旱工作起到了重要作用。

2.拦河闸坝概况

沂河临沂站以上主要有16座拦河闸坝，其中沂河干流11座，祊河5座，除斜午拦河坝为浆砌石坝外，其他均为橡胶坝。另有袁家口子拦河闸、河湾拦河闸正在建设中。

沂河干流11座拦河闸坝设计蓄水总量13471.9万m3，祊河5座拦河闸坝设计蓄水总量3651万m3，合计17122.9 万 m3。

拦河闸坝位置情况见图1。

二、方法与资料

本文根据临沂站实测径流资料和主要拦河闸坝蓄水量资料，计算临沂站逐日径流量和拦河闸坝逐日蓄水变量，进而分析拦河闸坝调蓄作用对场次洪水洪量的影响。

临沂站实测径流资料来源于水文部门报汛数据，主要拦河闸坝蓄水量资料来源于流域机构汇总的各拦河闸坝管理部门上报数据。

三、拦河闸坝对中小洪水的影响分析

1.2017年7月降水情况

2017年7月，沂河临沂站以上平均降水量281mm，单站以涑河马庄水库站585.5mm最大，降水主要集中在6日、14～15日、26～27日。

图1 沂河临沂站以上拦河闸坝位置示意图

图2 沂河临沂站径流过程线图

7月6日，受副热带高压西伸北抬和河套低槽东移影响，沂河中上游普降暴雨，部分地区大暴雨，沂河临沂站以上平均降水量106mm，暴雨中心位于马庄水库；7月14～15日，黄淮地区有弱切变线生成，受低涡东移影响，沂河中上游降大到暴雨，局地大暴雨，沂河临沂站以上平均降水量86mm，暴雨中心位于临沂；7月26～27日，沂河中上游位于副热带高压边缘，午后至夜间降中等阵雨，沂河临沂站以上平均降水量40mm，暴雨中心位于王家邵庄。

2.沂河临沂站实测洪水过程

与降水过程相对应，2017年7月沂河临沂站出现三次中小洪水过程。

7月6日18时12分，临沂站流量从1m3/s（相应水位59.09m）起涨，6日21时出现洪峰流量245m3/s（相应水位59.30m），7日12时，流量降至20m3/s（相应水位 59.08m）。

7月14日18时30分，临沂站流量从40m3/s（相应水位59.63m）起涨，16日14时30分出现洪峰流量994m3/s（相应水位58.98m），20日15时22分，流量降至22.2 m3/s（相应水位 58.03m）。

7月26日8时，临沂站流量从75m3/s（相应水位 59.02m）起涨，30 日10时04分出现洪峰流量394m3/s（相应水位58.36m），8月1日8时，流量降至154m3/s（相应水位58.07m）。

3.拦河闸坝蓄水变量情况

7月6～10日，临沂站以上拦河闸坝共拦蓄水量2058.25万m3，下泄水量2470.15万m3，实际相当于下泄水量411.9万m3；7月14～20日，临沂站以上拦河闸坝共拦蓄水量3557.65万m3，下泄水量2504.65万m3，实际相当于拦蓄水量 1053万 m3；7月26～31日，临沂站以上拦河闸坝共拦蓄水量751.5万m3，下泄水量1348.5万m3，实际相当于下泄水量597万m3。

4.拦河闸坝对临沂站洪水的影响

由图2可以看出，拦河闸坝的调蓄作用直接改变了临沂站洪水过程。

洪水来临前及洪水过程前期，拦河闸坝下泄部分蓄水以腾出库容迎接洪水，导致临沂站实测洪量增大：7月6～7日临沂站以上主要拦河闸坝实际下泄水量947.5万m3，临沂站实测洪量1717.8万m3，如无拦河闸坝调蓄，临沂站洪水总量为770.4万m3，拦河闸坝下泄的洪量占临沂站实测洪水总量的55.2%，临沂站实测洪量为扣除拦河闸坝调蓄影响洪量的223.0%；7月13～16日临沂站以上主要拦河闸坝实际下泄水量1410.9万m3，临沂站实测洪量11712.4万m3，如无拦河闸坝调蓄，临沂站洪水总量为10301.5万m3，拦河闸坝下泄的洪量占临沂站实测洪水总量的12.0%，临沂站实测洪量为扣除拦河闸坝调蓄影响洪量的113.7%。

洪水过程后期及退水阶段，拦河闸坝拦蓄部分洪水以供取用水所需，导致临沂站实测洪量偏小：7月8～10日临沂站以上主要拦河闸坝实际拦蓄水量 535.5万 m3，临沂站实测洪量3136.6万m3，如无拦河闸坝调蓄，临沂站洪水总量为3672.1万m3，拦河闸坝拦蓄的洪量占临沂站实测洪水总量的17.1%，临沂站实测洪量为扣除拦河闸坝调蓄影响洪量的85.4%；7月18～21日临沂站以上主要拦河闸坝实际拦蓄水量2103.6万m3，临沂站实测洪量4484.6万m3，如无拦河闸坝调蓄，临沂站洪水总量为6588.2万m3，拦河闸坝拦蓄的洪量占临沂站实测洪水总量的46.9%，临沂站实测洪量为扣除拦河闸坝调蓄影响洪量的68.1%。

四、结语与讨论

1.结语

（1）中小洪水情况下，临沂站以上拦河闸坝的调蓄作用对洪水过程具有一定影响。洪水来临前及洪水过程前期，拦河闸坝下泄部分以往的蓄水造成洪量偏大。洪水过程后期及退水阶段，上游来水被拦蓄导致实际洪量偏小。

（2）拦河闸坝对洪水的影响不确定性较大。临沂站以上拦河闸坝分属不同单位管理，如沂水橡胶坝、芭山橡胶坝属跋山水库管理处管理，斜午拦河坝属斜午灌区管理所管理，葛沟拦河坝属葛沟灌区管理处管理，临沂城区段柳杭橡胶坝、桃园橡胶坝、小埠东橡胶坝属临沂市园林局管理。拦河闸坝管理部门跨行政区、跨行业，各拦河闸度运用所服务的对象与目标不尽相同，拦河闸坝缺乏统一调度。遭遇中小洪水时，部分拦河闸坝蓄水，部分拦河闸坝下泄，导致拦河闸坝对洪水影响的不确定性大大增加。

2.讨论

拦河闸坝对河道连续性造成了较大影响，改变了河流水文要素，使流域水循环过程更加复杂，流域水文系统的输入信息及系统结构发生了显著变化，对流域洪水形成与转化过程产生了深刻影响，使基于历史实测资料推求的洪水预报方案产生了系统误差，增加了洪水预报难度。解决这一问题的关键在于水情信息的及时性。目前沂河各拦河闸坝尚未建立正常的报汛制度，水文部门在进行洪水预报作业时往往不能及时掌握拦河闸坝的控制运用情况。建议在各拦河闸坝建立水文自动测报系统，便于水文部门及时掌握拦河闸坝运用情况，提高实时预报的准确性

（作者单位：沂沭泗水利管理局水文局 221018）