許廣東

（江蘇省水文水資源勘測(cè)局宿遷分局 宿遷 223800）

姚建棟

（江蘇省淮沭新河管理處 淮安 223005）

1 工程概況

淮陰閘位于淮安市淮陰區(qū)楊莊鄉(xiāng)，是淮水北調(diào)、分淮入沂淮陰樞紐的主體工程，共30孔，單孔凈寬10m，閘總寬345.4m，閘底高程6m，設(shè)計(jì)流量3000m3/s，校核流量4000m3/s。工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為300年一遇，主要作用是防洪、灌溉、航運(yùn)及供水等。

該閘建成后，遇1991年、2003年淮河大洪水，實(shí)施分淮入沂，最大分洪流量分別達(dá)1270m3/s、1440m3/s。1972～2008年，平均年排水量31.78×108m3，累計(jì)排水1330×108m3，其中灌溉供水740×108m3，防洪排澇效益得到較好發(fā)揮，灌溉供水效益顯著。

2004年4月淮陰閘實(shí)施第二次加固工程，其閘室底板經(jīng)加固后閘底高程變更為6.10m，同時(shí)更換了所有的弧形鋼閘門(mén)并增加了啟閉機(jī)房，閘室及中墩貼角進(jìn)行了防碳化處理，原先的水力出流條件發(fā)生了改變。

2 堰閘站流量定線原理

淮陰閘作為一類(lèi)水工建筑物，其定線推流過(guò)程擬采用堰閘流量站推流方法中較為常見(jiàn)的流量系數(shù)法。

淮陰閘節(jié)制閘在工程加固中更換了全新的閘門(mén)啟閉設(shè)備，由于其閘下水位淹沒(méi)閘孔，下泄流量受下游水位影響較大，故其堰閘站的出流形式常年表現(xiàn)為淹沒(méi)式孔流，可以采

上述公式中△Z本應(yīng)為上游基本水尺斷面處水位與下游收縮斷面水位之差，但考慮到下游閘室水躍、波浪等影響，其下游收縮斷面處水位不易觀測(cè)，故在實(shí)際應(yīng)用中仍采用下游水面平穩(wěn)處的水位來(lái)代替下游收縮斷面處的水位。因此，按此方法求得的流量系數(shù)M總體可能比真實(shí)值略大。

定線推流過(guò)程中，根據(jù)各種水力條件下的實(shí)測(cè)流量率定出相應(yīng)的流量系數(shù)，從相關(guān)因素表（EM）中選擇合適的相關(guān)因素，并與率定出的流量系數(shù)點(diǎn)繪出淹沒(méi)式孔流條件下的關(guān)系曲線，如該曲線通過(guò)最終流量定線的三種檢驗(yàn)，即可認(rèn)為該曲線就是符合當(dāng)前水力條件下的關(guān)系曲線；在今后的流量報(bào)汛中，可從該關(guān)系曲線上根據(jù)相關(guān)因素查得流量系數(shù)，并利用推流基本公式推求不同時(shí)刻的流量。

3 定線過(guò)程

應(yīng)工程水文、流量報(bào)汛及整編推流的需要，在淮陰閘加固主體工程結(jié)束后，淮陰閘水文站根據(jù)水情調(diào)度，利用超聲波多普勒流量流速剖面儀ADCP對(duì)淮陰閘多種水情（不同閘門(mén)開(kāi)高、不同閘門(mén)開(kāi)寬以及不同的上下游水位級(jí)差）條件下的下泄流量進(jìn)行了實(shí)測(cè)。

根據(jù)實(shí)測(cè)流量數(shù)據(jù)，在江蘇省水文測(cè)驗(yàn)信息計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)相關(guān)因素編號(hào)（EM）表內(nèi)，選用3號(hào)相關(guān)因素e/hu、6號(hào)相關(guān)因素e×△Z以及8號(hào)相關(guān)因素e/△Z這三種堰閘站淹沒(méi)式孔流關(guān)系曲線常用的相關(guān)因素進(jìn)行定線比較，并最終選擇其中上線吻合度最好的一種相關(guān)因素，作為定線成果參加最終的三種檢驗(yàn)。

3.1 采用3號(hào)相關(guān)因素e/hu作為定線參考

采用ADCP實(shí)測(cè)流量測(cè)驗(yàn)成果的24個(gè)測(cè)次的流量數(shù)據(jù)，從相對(duì)應(yīng)的水位自記紙上查得所測(cè)流量的相應(yīng)水位以

堰閘方法推流參考首先選用3號(hào)相關(guān)因素e/hu，即閘門(mén)開(kāi)高e與閘上水頭hu之比。以流量系數(shù)M作為橫坐標(biāo)，e/hu作為縱坐標(biāo)，將測(cè)點(diǎn)測(cè)次點(diǎn)繪于圖（見(jiàn)圖1），從圖1可以看出，圖中24個(gè)測(cè)次的測(cè)點(diǎn)點(diǎn)線關(guān)系較為密集，其趨勢(shì)線線形為下部彎曲的曲線。從24個(gè)實(shí)測(cè)流量測(cè)點(diǎn)與擬定的關(guān)系曲線的吻合情況不難發(fā)現(xiàn)，除個(gè)別點(diǎn)偏離關(guān)系曲線較大之外，其余點(diǎn)線關(guān)系基本吻合。

3.2 選用6號(hào)相關(guān)因素e×△Z作為定線參考

推流參考如采用6號(hào)相關(guān)因素e×△Z，即閘門(mén)開(kāi)高e與上下游水位差之積。按上所述，以流量系數(shù)M作為橫坐標(biāo)，e×△Z作為縱坐標(biāo)，將24個(gè)測(cè)次的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)測(cè)點(diǎn)點(diǎn)繪于圖（見(jiàn)圖2），從圖2可以看出，24個(gè)測(cè)次的測(cè)點(diǎn)點(diǎn)線關(guān)系上下分布，根據(jù)測(cè)點(diǎn)描繪形成的關(guān)系曲線，其趨勢(shì)線線形為直線，擬定出的此關(guān)系曲線與24個(gè)實(shí)測(cè)流量測(cè)點(diǎn)吻合度較為一般，有部分測(cè)點(diǎn)偏離曲線較為嚴(yán)重。

3.3 選用8號(hào)相關(guān)因素e/△Z作為定線參考

當(dāng)推流參考采用第三種e/△Z作為相關(guān)因素時(shí)，以流量系數(shù)M作為橫坐標(biāo)，e/△Z作為縱坐標(biāo)，經(jīng)過(guò)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算出來(lái)的24個(gè)實(shí)測(cè)流量測(cè)點(diǎn)點(diǎn)繪于圖上，進(jìn)行參考定線（見(jiàn)圖3）。

由圖3可以看出，根據(jù)測(cè)點(diǎn)擬定形成的關(guān)系曲線為堰閘站淹沒(méi)式孔流常見(jiàn)的下部彎曲的線形，其中24個(gè)流量測(cè)次的數(shù)據(jù)點(diǎn)還大致兼顧了高中低水，且測(cè)點(diǎn)平均分布于趨勢(shì)線的兩邊，形成的趨勢(shì)線正偏與負(fù)偏測(cè)點(diǎn)大致相等，其測(cè)點(diǎn)的上線吻合度良好。

4 成果檢驗(yàn)及分析

對(duì)照上述形成的3種相關(guān)因素的點(diǎn)繪曲線，考慮到水位流量關(guān)系曲線中必須包含滿足高水、中水以及低水流量時(shí)的推流要求，經(jīng)過(guò)比較，最終決定采納8號(hào)相關(guān)因素e/△Z作為淮陰閘工程加固后淹沒(méi)式孔流條件下的水位流量關(guān)系曲線的相關(guān)因素，圖3中的趨勢(shì)線作為精度最高的水位流量關(guān)系曲線參加本次流量定線步驟的最后三種檢驗(yàn)。

第一種符號(hào)檢驗(yàn)：對(duì)水位流量關(guān)系曲線的符號(hào)檢驗(yàn)而言，就是檢驗(yàn)所定水位流量關(guān)系曲線兩側(cè)測(cè)點(diǎn)數(shù)目的分配是否均衡合理，借以判斷所定關(guān)系曲線是否正確。

在符號(hào)檢驗(yàn)中，圖3中24個(gè)測(cè)次有11個(gè)測(cè)點(diǎn)正偏，13個(gè)測(cè)點(diǎn)負(fù)偏，確定K=13，并經(jīng)過(guò)計(jì)算滿足u＜u1-α/2的合理判定條件，判定此關(guān)系曲線合理，成功通過(guò)了符號(hào)檢驗(yàn)。

第二種適線檢驗(yàn)：適線檢驗(yàn)是按水位遞升次序，通過(guò)檢驗(yàn)實(shí)測(cè)點(diǎn)偏離曲線正負(fù)符號(hào)的排列情況，借以檢查定線有無(wú)明顯系統(tǒng)偏離。

在適線檢驗(yàn)中，將下游基本水尺斷面處的水位按從低到高排列，通過(guò)實(shí)測(cè)點(diǎn)偏離曲線正負(fù)號(hào)的排列變動(dòng)符號(hào)的情況，統(tǒng)計(jì)出其變換符號(hào)次數(shù)為8，經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)量計(jì)算，滿足u

第三種偏離數(shù)值檢驗(yàn)：偏離數(shù)值檢驗(yàn)室檢查測(cè)點(diǎn)偏離關(guān)系線的平均偏離值（即平均相對(duì)誤差）是否在合理范圍以內(nèi)，借以用數(shù)據(jù)論證關(guān)系曲線定得是否合理。

根據(jù)8號(hào)相關(guān)因素點(diǎn)繪出來(lái)的關(guān)系曲線通過(guò)了最后三種檢驗(yàn)，即圖3中的趨勢(shì)線最終被采納為淮陰閘工程加固后淹沒(méi)式孔流出流條件下新的水位流量關(guān)系曲線。

5 結(jié)語(yǔ)

由于淮陰閘是分淮入沂、蘇北供水、連云港送清水控制口門(mén)以及區(qū)間和沿途的工、農(nóng)業(yè)用水的水源控制工程，無(wú)論工程運(yùn)行管理、防汛抗旱水情測(cè)報(bào)、水資源監(jiān)測(cè)分析，或是水資源規(guī)劃及其他國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)等，淮陰閘精確的流量資料都有著極為重要的作用，在區(qū)域防洪、供水中具有較為突出的代表性。

加固后的淮陰閘閘室底板以及閘室中墩發(fā)生了變化，導(dǎo)致原先的水位流量關(guān)系曲線推算出的流量已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足報(bào)汛以及流量測(cè)驗(yàn)推算的精度要求。在對(duì)淮陰閘新的淹沒(méi)式孔流出流條件下的關(guān)系曲線進(jìn)行率定的過(guò)程中，合理利用了現(xiàn)代化的流量測(cè)驗(yàn)儀器，極大地提高了流量測(cè)驗(yàn)的精度和效率，大大縮短了流量測(cè)驗(yàn)的時(shí)間，并最終通過(guò)計(jì)算、點(diǎn)繪以及分析、比較和檢驗(yàn)，率定出了滿足精度要求的水位流量關(guān)系曲線，并通過(guò)了江蘇省水文水資源勘測(cè)局當(dāng)年度地表水水文資料復(fù)審小組的復(fù)審。

由于流域工程水情調(diào)度的限制，此次新曲線的率定過(guò)程流量測(cè)次偏少，關(guān)系點(diǎn)陣的密集度還不夠完善，擬定出來(lái)的趨勢(shì)線的代表性還略有不足。在今后合適的水情調(diào)度以及工情條件下，適當(dāng)?shù)难a(bǔ)充間校測(cè)的數(shù)據(jù)點(diǎn)，將淮陰閘淹沒(méi)式孔流出流條件下的水位流量關(guān)系曲線不斷加以完善，以期能夠更好的提高以后流量推算的精度，從而為全省防汛、抗旱、供水提供全面及時(shí)準(zhǔn)確的水情信息服務(wù)，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的的各項(xiàng)規(guī)劃、建設(shè)和可持續(xù)健康發(fā)展提供科學(xué)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)■