苏北灌溉总渠（盐城段）旱限水位分析

2022-04-16黄琨，查红，王琪，单帅

陕西水利 2022年1期

黄琨，查红，王琪，单帅

（江苏省水文水资源勘测局盐城分局,江苏盐城 224051）

1 研究区域

旱限水位[1]指的是江河湖库水位持续处于较低水平,流量持续偏少,对城乡生活、工农业生产、生态环境等用水安全产生影响,应采取抗旱措施时的水位。它是确定干旱预警等级的一个重要指标[2]。

苏北灌溉总渠是一条大型人工河道,1951 年10 月开始施工,于1952 年5 月完工。它既是淮河洪泽湖以下重要的排洪入海通道之一,又是将洪泽湖水源引入废黄河以南地区进行农业灌溉的引水渠道,沿线贯穿淮安和盐城两市,灌溉总渠全长约168 km,兼具排涝、引水、航运、发电、泄洪等多项功能。其中灌溉总渠盐城段西起盐城、淮安两市边界,东至入海口,全长92 km,涉及阜宁、滨海、射阳三个县,河道底宽为50 m～60 m,河底高程为 -6.4 m～1.4 m,左堤堤顶高程约为8.09m～10.7 m,右堤堤顶高程 5.7m～10.6 m,堤顶距 161 m～170 m。河道按灌溉流量设计,运东闸上为500 m3/s,运东闸下为252 m3/s,排洪700 m3/s。1960 年,运东闸经加固后,其排洪标准提升至800 m3/s。当洪泽湖水位超过13.5 m时,灌溉总渠服从排洪,总渠与废黄河共排洪1000 m3/s（总渠流量为750 m3/s～800 m3/s）。

2 研究数据

根据旱限水位分析要求,本文采用1954年～2018年间的系列水位数据进行统计分析,在全系列分析的基础上,结合苏北灌溉总渠（盐城段）工情发生显著变化的时间节点分系列进行分析。

本文对苏北灌溉总渠（盐城段）旱限水位的分析主要选取阜宁腰闸（闸上）站和六垛南闸（闸上）站两个国家基本站。两站水位资料的测验和整编满足各时期相关规范要求,历年水位资料均经过初算,一校、二校,分局审查,省局复审,流域汇编,全国终审,资料成果可靠,质量较高,能够满足苏北灌溉总渠（盐城段）旱限水位分析的要求。

其中,阜宁腰闸（闸上）站全系列资料长度为1958 年～2018 年。1995 年12 月总渠立交建成后,在相同流量条件下,地涵上游水位抬高约0.3 m～0.5 m,且传递影响至腰闸下,同样也抬高了腰闸行洪闸上水位。因此,本文将1958 年～2018 年整体数据分为两个资料系列对阜宁腰闸（闸上）站旱限水位进行分析,即1958 年～2018 年以及1996 年～2018 年。

六垛南闸（闸上）站全资料系列为1953 年6 月～2018 年（1968 年11 月1 日～1969 年3 月2 日,上游打坝,对闸上下游护坦等十几个项目维修加固,水位停测）。期间上游1957年5 月阜宁腰闸建成,1995 年12 月总渠立交建成,对六垛南闸（闸上）站运行水位产生一定影响。故本次六垛南闸（闸上）站旱限水位核定同样以1996 年为节点分为两个资料系列进行分析,即1954 年～2018 年和1996 年～2018 年两个分系列。

3 旱限水位分析

3.1 年最低水位频率分析

水位频率分析[3]是根据水文现象的统计特性,利用现有水位资料,分析水位值与出现频率（或重现期）之间的定量关系。本文样本为年极小值取样,经验频率按期望公式P=m/（n+1）,统计参数计算采用矩法,线型选用P-III型曲线。

1）阜宁腰闸（闸上）站

选用阜宁腰闸（闸上）站1958年～2018年以及1996年～2018年两个系列年最高水位资料系列选用P-Ⅲ型曲线进行频率分析。其频率分析成果分别见图1、图2和表1。

图1 1958年～2018年阜宁腰闸（闸上）站年最低水位频率分析

图2 1996年～2018年阜宁腰闸（闸上）站年最低水位频率分析

表1 阜宁腰闸（闸上）站年最低水位频率分析成果表单位：m

根据阜宁腰闸（闸上）站两个不同系列年最低水位频率分析,50%、75%、90%频率下全资料系列年最低水位分别为3.03 m、2.42 m和1.91 m,相较于1996 年系列相应频率下的年最低水位分别低0.59 m、0.93 m、1.20 m。这反映出灌溉总渠地涵的建成后对地涵上游及阜宁腰闸闸上游水位产生壅高影响；同时也反映阜宁腰闸闸下的供水坎尾调度使得阜宁腰闸闸上年最低水位得到一定程度的抬升。

2）六垛南闸（闸上）站

选用六垛南闸（闸上）站1954年～2018年以及1996年～2018年二个系列年最高水位资料系列选用P-Ⅲ型曲线进行频率分析。其频率分析成果分别见图3、图4和表2。

表2 六垛南闸（闸上）站年最低水位频率分析成果表单位：m

图3 1954年～2018年六垛南闸（闸上）站年最低水位频率分析

图4 1996年～2018年六垛南闸（闸上）站年最低水位频率分析

根据六垛南闸（闸上）站两个不同系列年最低水位频率分析,50%、75%、90%频率下全资料系列年最低水位分别为0.85 m、0.65 m和0.48 m,略低于1996 年系列相应频率下的年最低水位,分别低出0.02 m、0.08 m和0.12 m。这反映出随着时间推移,高水下灌溉总渠险情出现增多,行洪能力下降,加之阜宁腰闸闸下坎尾供水,沿海挡潮闸六垛南闸多处于关闸保水状态,港道产生严重淤积现象。九十年代之前,年最低水位多出现在开闸排水期,之后则基本上出现在关闸保水期。

3.2 河道沿线取水口底板高程分析

苏北灌溉总渠（盐城段）主要通过沿线的穿堤涵洞、地龙等建筑物引水供灌区用水,盐城境内总渠左堤穿堤建筑物共23座,右堤共7座。另外沿线还有城乡供水取水口3处,工业用水取水口1处。灌溉总渠地涵～六垛南闸河段取水口底板设计高程最高为0.00 m,阜宁腰闸闸上游河段取水口底板最高高程为芦杨地龙的3.50 m。经调查分析,当六垛南闸闸上水位低于1.30m,阜宁腰闸闸上水位低于3.50 m时,沿线农业引水涵洞引水出现困难。

3.3 航运保障水位分析

为了保障河道通航功能,根据《盐城市内河航道网规划》（盐城市交通局,2009年4月）,盐城市内河航道网分层次布局规划包括骨干航道、市域干线航道、联络线支线航道三个层次,最终形成盐城市“一纵十横六联”,共计约1095 km,23条航道构成的干线航道网。其中,苏北灌溉总渠（苏咀～小中河）被列入市域干线航道名单,等级为五级航道,最低通航保障水位为4.40 m,小中河下游段总渠不通航。