调水河道的防汛特征水位核定--以徐洪河沙集闸以上为例

钱学智，李倩，唐文学，蔡文生，王勇成

（江苏省水文水资源勘测局徐州分局，江苏徐州，221000）

摘  要：针对徐洪河水利工程现状及防汛调度需求，通过对水位的分析研究，综合考虑调水等特殊情况，核定新形势下的河道警戒水位和保证水位，明晰河道实际防汛除险形势，为社会公众及时获悉河道汛情、险情，开展洪水精细化调度管理，科学制定应急响应决策提供技术支撑。

关键词：调水；防汛；水位；徐洪河

1 河流概况

徐洪河是一条连通洪泽湖、骆马湖、南四湖三大流域性湖泊的综合利用河道，也是国家南水北调东线工程的主要送水通道之一。徐洪河北起房亭河刘集地涵，南至洪泽湖顾勒河口，全长约120km。徐洪河以调水为主，兼有防洪、排涝、航运。徐洪河沙集闸至刘集地涵段，有魏工分洪道、民便河排入，现状行洪能力为20年一遇。在骆马湖遭遇超标准洪水时，徐洪河要协助骆马湖分泄400m³/s洪水入洪泽湖。在南水北调时，洪泽湖水可以通过徐洪河由泗洪站、沙集站、睢宁二站和邳州站翻引入房亭河，通过房亭河入中运河北调。

徐洪河自1976年开始，先后几次开挖疏浚，最近一次为2013年，为顺应航道发展规划要求，结合当时正在实施的南水北调东线一期工程徐洪河影响处理工程，对徐洪河（徐沙河～房亭河）河道两侧进行扩挖，治理后，流域工情、水情和供水形势发生较大的变化。

2 核定要求

防汛特征水位核定遵循“防洪安全要求，并考虑经济、政治、社会、环境等因素，综合论证确定”的原则。其中警戒水位应考虑：①应与日常防汛管理、各部门防汛职责相协调。②考虑河段普遍漫滩和重要堤段临水并达到一定高度，结合工程现状，堤防历史出险情况等因素综合研究确定。③避免选取过低致使每年汛期水位频繁超警戒。④预留警戒时间，适宜超警天数。⑤兼顾上下游与左右岸，留有余地。保证水位应考虑：①堤防的高度、宽度、坡度及堤身、堤基质量已达到规划设计标准的河段，其设计洪水位即为保证水位。堤防工程尚未达到规划设计标准的河段，可按安全防御相应的洪水位确定②保证水位要兼顾上下游，分河段设置。

3 防汛特征水位核定分析

对徐洪河沙集上段防汛特征水位的分析研究主要从水位分析，包括水位频率分析、超不同等级水位的天数分析、水位累积概率分析，以及堤防防洪排涝标准、洪水调度方案、通航及调水需求、预警时间保证况等方面进行。由于徐洪河是调水河道，在进行超不同等级水位的天数分析时，区分调水期和非调水期。

3.1水位分析

考虑到徐洪河沙集闸站建成运行后，水位受调水、航运调度影响较大，为防止警戒水位制定过低导致调水期间频繁超警，主要分析1995年以后水位状况，特别是2001年沙集闸水文站设站后的水位。

3.1.1年最高、最低水位频率分析

根据徐洪河流域洪涝治理情况，分析工情明显变化的年份，对沙集闸（闸上游）2001年～2022年的年最高、最低水位（废黄河口基面，下同）进行分析。2012年后睢宁二站建成后最高水位逐渐震荡抬升，并形成稳定趋势。

表1 沙集闸（闸上游）典型频率水位

3.1.2水位距平分析

对2001年～2022年沙集闸（闸上游）历年最高水位系列进行年最高水位距平计算和累积距平计算。2002年最高水位值偏高，2012年之前最高水位多在0轴以下，2012年后，最高水位慢慢回升至0轴附近上下波动，见图1。上述趋势变化主要是2012年后睢宁二站的建成运行后，受工程影响较大。2003年、2012年是趋势变化的转折点，具体表现为2003年～2012年最高水位处于回落阶段，2012年后最高水位处于平稳抬升阶段，且年最高水位均高于平均值。

 3.1.3超不同等级水位的天数分析

适宜的警戒水位应该有一个合理而恰当的年平均发生天数，适宜的超警天数不仅使警戒水位能够起到警戒作用，又避免频繁发布警戒水位，使防汛队伍疲于奔命。因此以年为单元，对核定站点水位超不同等级水位天数进行统计。根据沙集闸（闸上游）2001年～2022年历年逐日水位值，统计逐年水位超过不同等级水位的天数（即次数），计算多年平均超过的天数，见表2-表4。

表2  沙集闸（闸上游）逐日水位超不同等级水位天数统计表

 表4 沙集闸（闸上游）历年水位重现期和超警分析成果表

3.1.4水位累积概率分析

在沙集闸（闸上游）2001年～2022年的逐日水位基础上，以0.10m为统计水位段，对历年逐日平均水位进行不同等级水位天数进行统计，绘制水位累积概率曲线，见图3-图4。其中，超20.50m的天数为324天，累计概率4.03%，未出现超保证水位；非调水期超20.50m的天数为96天，累计概率1.59%，未出现超保证水位。河段的高水位多出现在调水期，调水期的高水位占到三分之二左右，特别是高于21.10m的水位均出现在调水期间。 

3.2堤防和工程防洪排涝标准

徐洪河按防洪20年一遇、排涝5年一遇、三级航道标准设计，设计行洪流量200m³/s，设计排涝流量180m³/s，设计灌溉流量150m³/s，设计洪水位22.0～15.5m，设计排涝水位20.0～14.5m。徐洪河东堤堤防等级为2级，西堤堤防等级为3级。睢宁段民便河至沙集抽水站河道长33.8km，底宽45m，河底高程16m，边坡比约1:3；堤顶高程东堤28m，西堤24m，堤坡比1:3。邳州段房亭河刘集地涵至民便河，河道长度12.5km，东堤长13km，该堤段全部处在黄墩湖滞洪区。考虑到滞洪时人畜撤退安置的需要，确定堆土以东堤为主，东堤堤顶高程28m，西堤长13km，堤顶高程24.0～27.0m。

3.3洪水调度方案

《徐州市防汛防旱应急预案（2021年）》中明确骆马湖遭遇超标准洪水，条件允许时伺机利用徐洪河泄洪，如预报骆马湖水位将超过26.0m，且水位达到25.5m时，黄墩湖滞洪区滞洪。《睢宁县防洪预案（2021年）》明确当骆马湖水位超过23.50m，皂河以下中运河不排洪。黄墩湖地区涝水由省防指安排皂河站开机排除或通过徐洪河、废黄河北闸、沙集闸站下排。当骆马湖水位达25.00m，徐洪河确保调泄骆马湖洪水200～400m³/s。废黄河北闸以北至民便河两侧大堤现状警戒水位20.00m，保证水位22.00m。

3.4通航和调水需求

2013年徐洪河升级为三级航道，根据苏交航（1994）7号文及刘集船闸设计资料，徐洪河刘集～沙集船闸之间的最高通航水位22.5m，最低通航水位19.50m。根据徐洪河向北调水运行状况，徐洪河睢宁站～邳州站设计输水110m³/s，设计输水水位20.5～21.6m，水位最高为22.5m，南水北调水位基本不漫滩。

3.5预警时间复核

由于受调水影响，调水期间超相应水位的天数较多，非调水期相对较少。按每2～4年超警一次考虑，警戒水位应设置在20.50-20.89m之间。综合考虑调水期超警情况，如设定警戒水位为20.80m，则重现期约为4年。徐洪河有监测以来历史最大洪水过程出现最高水位为21.49m，出现在 2021年7月29日10时，警戒水位出现时间为28日16时30分，预警时间为17.5小时，预警时间较宽裕。

4 结语

2012年南水北调东线沙集站建成运行后，徐洪河沙集以上最高水位平稳抬升，且年最高水位均高于多年均值，且由于受调水影响，调水期间水位较非调水期同级水位的出现天数明显偏多。因此，受调水影响的河道警戒水位设定除考虑防洪预警时间、上下游关系、通航等因素，还应特别注意调水期超警情况。经分析，建议警戒水位设定为20.80m，该警戒水位满足通航和调水需求，符合区域洪水调度要求，且预警时间较为充足。另外，根据历年最高水位频率分析，重现期20年一遇水位为21.43m，徐洪河沙集闸行洪期间历史最高水位21.71m（2002 年8月）。考虑到徐洪河整治后，堤防标准得到加强，结合徐洪河及支流现状防洪标准及近年来的实际运用，建议保证水位维持在22.00m不变。

参考文献：

[1] GB50201-2014，《防洪标准》[S].

[2] SL/T278-2020，《水利水电工程水文计算规范》[S].

[3] SL/T247-2020，《水文资料整编规范》[S].

作者简介：钱学智（1980-  ），男，汉族，江苏省铜山人，高级工程师，从事水文水资源监测及评价工作。联系电话：13775881690；邮箱：14208537@qq.com；通讯地址：徐州市云龙区(新城区)中茵广场5号楼徐州水文局