基于现状工情下沂河超标准洪水的影响研究

孟建川 黄渝桂 杨 乐

（中水淮河规划设计研究有限公司 合肥 230088）

1 引言

在现状水利工程下，通过水库与枢纽联合调度，利用河道强迫行洪和最大限度优化洪水安排，对防洪抗洪救灾决策的快速性和有效性有一定影响，是探讨现代洪水灾害管理的方法。沂河作为沂沭泗流域防洪除涝体系的一部分，是沂沭泗水系中重要骨干河道，沿线城市有临沂、郯城、邳州、新沂，经济社会发展水平较高，一旦发生洪水灾害，将严重危害人民生命财产安全，社会影响较大。

2 概述

沂河是沂沭泗水系中最大的山洪河道，河道全长333km，流域面积11820km2。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。

沂河防洪体系包括上游6 座大中型水库（总控制流域面积5375km2，占临沂、大官庄以上控制面积的39%）、沂河堤防、控制性枢纽、分洪河道及分沂入沭水道以北应急处理区等。

沂河祊河口以下已按50年一遇防洪标准治理，临沂至刘家道口、刘家道口至江风口、江风口至入骆马湖口段设计流量分别为16000m3/s、12000m3/s、8000m3/s。分沂入沭水道已按50年一遇防洪标准治理，设计流量4000m3/s。邳苍分洪道已按50年一遇防洪标准治理，江风口闸下至东泇河口设计流量4000m3/s、东泇河口以下设计流量5500m3/s[1][2]。

通过对沂河超标准洪水（超50年一遇洪水）调度运用方式的研究，分析其对沂河洪水安排的影响，从而为沂河100年一遇设计洪水调度预案制定提供依据。

3 计算方法

3.1 水库调算

水库进行调洪调算，理论方法是基于水力学的圣维南方程组进行简化[8]，忽略了洪水入库至泄洪建筑物间的行进时间、沿程流速变化及动库容等的影响，简化后水库调洪计算的公式即水量平衡方程[4][6]。

式中：

Q1，Q2—分别为计算时段初、末的入库流量（m3/s）；

q1，q2—分别为计算时段初、末的下泄流量（m3/s）；

V1，V2—分别为计算时段初、末的水库蓄水量（m3）；

△V—V1与V2之差；

△t—计算时段。

3.2 河道演进

河道演进采用马斯京根流量演算法的改进方法即分段连续演算法。分段连续演算法根据马斯京根演算方程为线性系统的特点，首先推求上游断面进入一个单位水量后经多个河段连续向下游演进，在下游断面形成一个相应的流量过程线。

沂河上游为山区性河流，干、支流间相互干扰作用不大，可把干、支流各河段视为相互独立的无支流河段，求得各自的流量演算参数，分别把上游站（水库出流）的入流量演算到下游站（临沂站），然后叠加即为该断面的出流过程[3][5][7]。

4 水库调度办法及调洪成果

4.1 设计洪水

沂河临沂站洪峰及洪量计算。洪量频率3d、7d、15d、30d 洪量系列年限与洪峰流量相同。其中1730年洪量用峰量关系插补，峰量关系的高水部分无实测点据，外延精度差，推得的1730年洪量仅作参考[3]。主要依据1912年以来的洪水点据，采用P—Ⅲ型曲线适线，各时段洪量频率计算成果见表1。

表1 沂河（临沂站）设计洪峰、洪量复核成果表（单位：洪峰m3/s；洪量亿m3）

4.2 水库调度办法

沂河临沂、沭河大官庄来量是按照沂、沭河洪水经水库调蓄后下泄，汇区间洪水，并经河道演进的方法确定的。根据2019年《淮河流域大型水库汛期调度运用计划》中水库调度运用办法进行水库调洪。

4.3 水库调洪水成果

沂河洪水仍采取尽可能东调原则，洪水安排方案：当沂河遇到100年一遇洪水时，上游水库按照《淮河流域大型水库汛期调度运用计划》中水库调度运用办法进行调洪计算，汇区间洪水，并经河道演进到临沂、大官庄；沂河临沂、沭河大官庄洪水按照2012年《沂沭泗河洪水调度方案》运用办法进行安排。调洪成果中关键控制点（沂河临沂站、沭河大官庄站）流量成果表见表2。

表2 沂河临沂站、沭河大官庄站流量成果表

5 调洪计算及成果分析

5.1 调洪原则

根据《沂沭泗河洪水调度方案》（以下简称《调度方案》），沂河、沭河洪水尽可能东调，预留骆马湖部分蓄洪容积和新沂河部分行洪能力接纳南四湖及邳苍地区洪水。遇标准内洪水，合理利用水库、水闸、河道、湖泊等，确保防洪工程安全。遇超标准洪水，除利用水闸、河道强迫行洪外，并相机利用滞洪区和采取应急措施处理超额洪水，地方政府组织防守，全力抢险，确保南四湖湖西大堤、新沂河大堤等重要堤防和济宁、临沂、徐州、宿迁、连云港等重要城市城区的防洪安全，尽量减轻灾害损失。调度运行办法表见表3。

表3 刘家道口枢纽、大官庄枢纽的调度运行办法表

5.2 计算情景

沂河发生100年一遇设计洪水时，经水库调洪后临沂断面最大洪峰流量为19389m3/s，通过刘家道口枢纽、大官庄枢纽进行洪水安排。根据现状河道行洪能力、枢纽调度情况等因素分四种计算情景的洪水安排：一是现状洪水调度方案；二是沂河江风口以下河道强迫行洪（强迫行洪1、2 方案）；三是优化水库调度运行办法。计算工况见表4。

表4 计算工况表

5.3 调洪计算成果

沂、沭河上游水库按照《2019年淮河流域大型水库汛期调度运用计划》中水库调度运用办法进行调洪计算，汇区间洪水，并经河道演进到临沂、大官庄；沂河临沂、沭河大官庄洪水上面四种工况进行洪水安排。

计算情景一（现状调度方案）：沂河为主，沭河相应的沂沭河洪水，临沂最大流量为19389m3/s，当临沂超过16500m3/s（刘家道口闸下泄12000m3/s，彭家道口闸下泄4500m3/s），超额洪水进入分沂入沭以北地区采取应急措施处理。分沂入沭最大进洪流量2889m3/s，进洪为3 个时段6 个小时，进洪量为0.47 亿m3。

计算情景二（强迫行洪1 方案）：沂河为主，沭河相应的沂沭河洪水，临沂最大流量为19389 m3/s，当临沂超过17500m3/s（刘家道口闸下泄13000m3/s，彭家道口闸下泄4500 m3/s），超额洪水进入分沂入沭以北地区采取应急措施处理。分沂入沭以北最大进洪流量1889 m3/s，进洪为3 个时段6 个小时，进洪量为0.26 亿m3。

计算情景三（强迫行洪2 方案）：沂河为主，沭河相应的沂沭河洪水，临沂最大流量为19389 m3/s，当临沂超过18500m3/s（刘家道口闸下泄14000m3/s，彭家道口闸下泄4500 m3/s），超额洪水进入分沂入沭以北地区采取应急措施处理。分沂入沭以北最大进洪流量889 m3/s，进洪为2 个时段4 个小时，进洪量为0.097 亿m3。

计算情景四（水库优化调度方案结合河道强迫行洪）对沂河洪水（临沂断面）影响最大的水库进行优化调度，不影响水库安全的前提下，适当调整水库运行办法。沂河临沂最大洪峰流量为19389m3/s，比《淮河流域综合规划》远期流量的19000m3/s 略大。考虑到跋山水库已完成除险加固工程，续建工程对跋山水库的控制运用办法进行了调整，把“运用计划”中库水位178.54～179.0m水位下泄3120m3/s 调整为库水位178.54～180.09m 下泄3120m3/s，100年一遇调洪水位为180.09m，与水库设计洪水位180.1m 基本相同，但临沂最大洪峰流量可减小至18331m3/s。跋山水库调洪演算成果见表5。

表5 跋山水库调洪演算成果表

如采用计算情景三（沂河江风口以下段强迫行洪10000m3/s，邳苍分洪道4000m3/s，分沂入沭4500m3/s）对临沂洪水进行安排，通过跋山水库消峰作用，沂河为主的100年一遇洪水，分沂入沭以北应急处理区理论上可不需要分洪。

根据四种计算情景成果分析，采用计算情景一（现状调度方案）、计算情景二（河道强迫行洪1 方案）、计算情景三（河道强迫行洪2 方案），分沂入沭以北应急处理区均需滞洪。

6 结论

（1）当沂河发生100年一遇洪水时，根据水库调洪计算和洪水演进成果，临沂断面设计流量为19389m3/s，结合2012年国务院批复的《沂沭泗河洪水调度方案》中刘家道口枢纽、大官庄枢纽的调度办法，分沂入沭以北应急处理区需滞洪；如通过沂河（沂河江风口以下8000～10000m3/s）和分沂入沭水道（4000～4500m3/s）强迫行洪，分沂入沭以北应急处理区仍需滞洪；如水库优化调度结合沂河、分沂入沭水道强迫行洪（沂河江风口以下10000m3/s，分沂入沭水道4500m3/s），分沂入沭以北应急处理区理论上不需要滞洪。

（2）通过对沂沭河流域河库联动调洪（水库调洪、河道演进）演算，分析刘家道口枢纽、大官庄枢纽运用对沂河洪水的安排以及分沂入沭以北滞洪区的分洪口门设置，同时分沂入沭以北地区滞洪对区域的影响较大。因此，本次研究成果可为沂河100年一遇洪水调度预案制定提供参考