南水北调东线徐洪河及骆马湖段输水损失测验分析

钱学智，周倩

（江苏省水文水资源勘测局徐州分局，江苏徐州，221000）

摘  要：输水损失受水位、流量、气温、湿度、风速及河床土壤土质、密实度、含水量等诸多因素的影响，通过对南水北调东线徐洪河及骆马湖段调水期间的输水测验，采用水量平衡计算方法，对不同河段的输水损失进行分析计算，得到了东线第四级至第七级不同河段的输水损失强度，为沿线水资源优化调度、用水计量及考核管理提供技术支撑。

关键词：南水北调；徐洪河；骆马湖；输水损失

1 前言

南水北调东线工程从江苏省扬州市江都水利枢纽提水，途经江苏、山东、河北三省，向华北地区输水，缓解生产、生活、环境、航运等用水矛盾。工程利用京杭大运河以及与其平行的河道输水，连通高邮湖、洪泽湖、骆马湖、南四湖、东平湖，并作为调蓄水库。从长江至东平湖设13个梯级抽水站，总扬程65m。东线工程中徐洪河及骆马湖段，即泗洪站～运河镇段是全线重要的输水区段，其中骆马湖是东线工程重要的调蓄水库之一。

近几年来地方经济发展迅速，输水河道沿线范围内船闸、工农业取水口、灌溉涵闸、引排水涵闸、河道交叉涵闸等日益增多，由此引起的涵闸漏水和交通、生活、生产、环境生态取用水量不断攀升，导致输水河道输水损失较大。开展苏北输水干线徐洪河段（泗洪站～邳州站）和骆马湖（邳州站～运河镇）的输水损失测验研究工作，有助于掌握输水河道实际供用水情况和蒸发、渗漏等综合损失情况，充分发挥输水干线在江水北调和南水北调输、调水任务中的工程效益，优化水资源调度和用水计划管理，为供水计量、考核和管理提供技术支撑和重要基础。

2 河道及工程概况

徐洪河段输水干线为苏北输水干线的运西线，起于洪泽湖，经徐洪河将淮水送至骆马湖。徐洪河是20世纪80年代开挖的一条人工河，兼有防洪、排涝、航运等多项功能，2008年，国家将徐洪河列为南水北调工程东线调水的复线河道，承担着南水北调送水的重要任务。徐洪河段重要节点工程有泗洪站（南水北调第四梯级）、沙集站、睢宁二站（南水北调第五梯级）和邳州站（南水北调第六梯级）等3个梯级翻水工程。

邳州站～运河镇段为南水北调东线第六级邳州站到第七级刘山站一部分，该段主要由房亭河下游入运河（骆马湖）段、骆马湖、中运河出骆马湖段组成，其中以骆马湖为主，其周边也集中了该段的主要取、用水设施。骆马湖位于徐州市新沂市、宿迁市宿豫区，为江苏省第四大淡水湖，是徐州市工农业用水的主要水源。骆马湖设计洪水位25.00m，相应库容15.0亿m³，正常蓄水位23.00m，相应库容9.0亿m³。骆马湖是沂、运水系入海前的调节水库，其调洪库容达7.5亿m³。南水北调工程投运后，骆马湖又起到调蓄水量的重要作用。徐洪河及骆马湖水系和工程概况见图1。

图1   徐洪河及骆马湖水系和工程示意图

3  输水损失测验

3.1  测验时机选择

泗洪站～邳州站之间的河道为邳州市、睢宁县、泗洪县、宿城区农业用水主要供水河道，河道两岸农业取水泵站较多，每年六七月农灌季节是输水损失测定的最佳时机，但大用水季节农用涵闸都在开启状态，且多数没有取水量计量设施，出水量控制难度较大。将测验时机选择在汛前农用水淡季(关闭所有农用涵闸)，可减少流量控制的断面数量，从而减小工作量和测验误差。江苏省水文水资源勘测局开展了泗洪站～邳州站、邳州站～运河镇段输水损失测验。测验前期降水、蒸发与同期相比正常，降水量较少，基本无径流产生，且这一时期沿运河、房亭河和骆马湖两侧灌溉需水量极少，周边涵闸处于非运行状态，其他船闸、涵闸漏水、取水相对平稳。

测验期间科学调度输水河道沿线工程，使测验期间的河、湖水位接近大用水时期的河水位状况。由于骆马湖在测验范围内，控制测验时段内骆马湖的水位变化，使起讫时刻的水位尽可能相同，以减小槽蓄量的推算误差。通过对蒸发量资料分析，可以将测验期间与大用水季节进行转换，以弥补蒸发量方面因季节不同造成的误差。

3.2  测验河段简况

根据河道水利工程控制情况和测验断面的控制情况，徐洪河（泗洪站～邳州站）段分为两个测验段：第一测验段为泗洪～睢宁段，第二测验段为睢宁～邳州段。第一测验段宿徐界～沙集站右岸有平交河道4条，即徐沙河、新龙河、老龙河、凌北大沟；左岸有平交河道2条，即沙圩大沟、土楼大沟，沙集站旁建有船闸一座；宿徐界～泗洪站左岸有平交河道1条，即西沙河，另有15条小河、沟，入徐洪河处均建有引排水闸涵；宿徐界～泗洪站右岸有平交河道1条，即潼河，另有16条小河、沟，入徐洪河处均建有引排水闸涵；另有与泗洪翻水站平行的泗洪船闸和泗洪节制闸各一座。第二测验段右岸有平交河道5条，即房南河、民便河西、魏工分洪道、睢北河、徐沙河等支流；左岸有平交河道2条，即双洋河、沙圩大沟，还有民便河闸、黄河北闸南涵洞等引排水闸涵；徐洪河与房亭河交界处建有刘集地涵和船闸各一座。

骆马湖 (邳州站～运河镇段)共有35处进出水口门，包括干线进出断面、支流断面、涵闸、工农业取水口、船闸等，其中进水口门12处，出水口23处。非汛期监测河段来水主要以翻水，老沂河和沂河有少量来水汇入；出水口门中，嶂山闸、皂河闸、杨河滩闸等重要节点工程均处于关闭状态，沿线小型涵闸少量漏水，工农业用水和船闸用水是监测河段水量正常消耗的主要途径。

3.3  测验断面及测验方法

输水损失通常可采用渗流理论计算或水量平衡公式计算^[1]。河床渗漏和水面蒸发构成河道输水损失的主要部分^[2]。蒸发量与气温、湿度、风力等气象因素有关，渗漏量与河床土质、湿周、河水位等有关，这些因素因时间、河长的变化而不同，因此直接测定河道的输水损失难度较大，多通过河段水量平衡计算来推求。

（1）流量测验

沿线共设置流量控制断面21处，均采用走航式ADCP等方式进行测量，每两小时监测1次，连续监测72小时。对于沿线漏水涵闸，采用低速流速仪监测其关闭时的漏水流量，共设置流量巡测断面73处，每天巡测两次。

（2）水位监测

沿线共设置14个水位监测断面，均采用遥测水位数据。

（3）水面宽测量

水面宽测量采用GPS-RTK模式测量测验河段水边线，测算河段水面面积、河段长度和平均水面宽。测量水边线以能控制水边线变化转折点为原则。

（4）降水量、蒸发量监测

采用嶂山闸、运河、磘湾、皂河闸、沙集等14站数据，蒸发量采用宿迁闸、运河和泗洪站观测数据，其中降水量采用遥测数据，蒸发量监测采用人工观测。

（5）现场调查

船闸及取水口调查站点15处，其中船闸要求24小时全时段调查，其他用水量的调查频次均为一天一次。

3.4  输水损失分析

基于水量平衡的输水损失计算公式如下所示:

Q_入+P_降=Q_出+q_用+q_损-⊿W_蓄  (1)

q_用=q_漏+q_船+q_取                      (2)

q_损=q_渗+q_蒸                             (3)

式中∶

q_损——河段输水损失量(m³/s)；

Q_入——河段入口断面流量( m³/s) ；

Q_出——河段出口断面流量(m³/s) ；

q_漏——河段出水口门涵闸漏水量(m³/s) ；

q_船——河段船闸通航用水量(有进有出)(m³/s)；

q_取——河段内发生的工业生活等取用水量( m³/s)；

⊿W_蓄——河段槽蓄量(有正有负)(m³/s)。

根据输水测验取得的各项资料，进行各测验河段进出水量的分析和平衡计算，推求得到各河段输水损失量，测验成果见表1。

表1   徐洪河及骆马湖段输水损失测验成果表

计算时段：72h     单位：m³/s

从水位、水面宽、河床土质及岸坡护砌情况分析河段输水损失成果的合理性。泗洪站～邳州站段的下段梯级泗洪站～睢宁站的输水损失量为0.094m³/s·km，上段梯级睢宁站～邳州站的输水损失量为0.074m³/s·km，下段较上段的损失强度高27%。通过对泗洪站、金锁镇、宿徐界、沙集闸（下）测验期间的水位变化分析，河段平均水位由测验开始的14.42m回落2cm至14.40m，对应泗洪站～睢宁站平均水面宽度99.2m，同期睢宁站～邳州站平均水位维持在20.14m，相应的水面宽度为71.5m，下段水面较上段水面宽27.7m，同等条件下大宽度的水面会产生更大的下渗和蒸发量，因此明显的水面宽度差别是造成泗洪站～睢宁站输水损失强度显著高出睢宁站～邳州站段的主要原因。

从行政区划上，泗洪站～睢宁站梯级测验段输水损失量为0.094m³/s·km，其中泗洪站～宿徐界段为0.099m³/s·km，宿徐界～睢宁站段为0.081m³/s·km，即宿迁段较睢宁段的输水损失强度高0.018 m³/s·km。泗洪站～睢宁站梯级段沿线河道土壤类型多为粉土、粉质黏土，河床土质差异不大，但睢宁站～邳州站段航道“五改三”后，正常通航水位上下1m进行了岸坡硬化处理，使得岸坡渗透强度减弱，河床渗漏损失强度降低；同时，宿迁段平均水面宽112m，而睢宁段平均水面宽68.5m，近一倍的水面宽度差造成蒸发和下渗量更大，也是造成宿迁段输水损失强度高于睢宁段的主要原因。

4  结论与建议

南水北调东线一期工程自2013年通水以来较大地改善了沿线地区的生态和环境特别是水资源条件，增加了水资源承载能力。通过输水测验掌握调水河道的输水损失有助于优化供水河道沿线的工程调度和取水管理，特别是用水高峰时期水资源的科学分配和管理效率考核，有助于最大限度的发挥调水工程的效益。

影响输水损失的因素主要是水面宽度、河道湿周、土壤土质、土壤密实度、土壤含水量，河道水位与地下水水位差值、气温﹑湿度、风速等，不同河段、不同季节的输水损失都会有所不同。输水是一个动态的过程，输水损失亦非定值^[3]。徐洪河及骆马湖段输水损失测验通过测验时间、测次安排同步，测验方法、手段统一，测验精度技术标准统一等保证了测验成果的可靠性和准确性。但是测验河段水位工况与实际大用水期工况有一定差别，每年六、七月农灌用水高峰期的气温﹑湿度也较本次测验期间高，为更进一步掌握用水高峰期特定水情、工情和气象条件下的水量损失特点，建议选择河道断面状况代表性强、水位运行平稳、取水口门控制条件好的典型河段开展进一步的测验研究。

参考文献

[1] 雷声隆．防渗渠道输水损失的估算[J]．灌溉排水学报，2003，22(3):7-10．

[2] 田景环，常思源，黄鑫，王文川．南水北调京石段应急供水输水损失规律分析[J]．南水北调与水利科技，2015，13（2）:395-398．

[3] 黄炜，顾春峰，钱睿智．苏北输水干线里运河段输水损失及用水效率分析[J]．江苏水利，2016，12:12-17． 

作者简介：钱学智（1980--），男，汉族，江苏省铜山人，江苏省水文水资源勘测局徐州分局高级工程师，主要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