周 利 花加鳳 楊桂書(shū)

（鹽城市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院 江蘇鹽城 224002）

1 工程概況

王港河為江蘇省里下河地區(qū)斗南墾區(qū)的主要引排河道，西起通榆河，東至王港閘入海，全長(zhǎng)44km，流域面積787km2。王港閘是王港河的入海擋潮閘，建于1959年，設(shè)有18孔4m的排澇閘和1孔6m的通航孔。設(shè)計(jì)最大流量1060m3/s，設(shè)計(jì)日平均排澇流量 306m3/s。由于鹽城沿海為典型的淤長(zhǎng)型海岸，王港閘下游港道淤積嚴(yán)重，閘下港道長(zhǎng)度已由原來(lái)的 1.5km延長(zhǎng)到現(xiàn)在的19km，直接導(dǎo)致該流域排水不暢，引發(fā)王港沿線嚴(yán)重受淹，故廢除王港閘在其下游12.5km處建設(shè)王港新閘。

2 調(diào)洪演算

2.1 基本思路

王港流域在遭遇設(shè)計(jì)暴雨時(shí)，流域最高水位不超過(guò)控制水位，以此作為基本原則進(jìn)行王港新閘規(guī)模論證。根據(jù)《里下河地區(qū)水利規(guī)劃》要求，結(jié)合王港地區(qū)地面高程，綜合確定排澇控制水位高程為3.0m。

根據(jù)計(jì)算可知，河道的規(guī)模對(duì)新閘的出閘流量影響極大，閘孔規(guī)模的確定與河道規(guī)模密不可分，因此模型中將河道與新閘一并納入計(jì)算范圍。

計(jì)算時(shí)，先用2006年實(shí)際洪水對(duì)模型進(jìn)行驗(yàn)證。然后，按現(xiàn)狀及規(guī)劃兩種工況分別進(jìn)行計(jì)算。在計(jì)算過(guò)程中，首先按照已定的水位規(guī)劃目標(biāo)，選擇不同的河道及王港新閘標(biāo)準(zhǔn)反復(fù)進(jìn)行試算，確定出河道規(guī)劃斷面標(biāo)準(zhǔn)及王港新閘的工程規(guī)模，再根據(jù)現(xiàn)狀和本次工程實(shí)施后的河道斷面標(biāo)準(zhǔn)及新閘規(guī)模分別計(jì)算出現(xiàn)狀及本次工程實(shí)施后的過(guò)閘流量，從而推得本次工程實(shí)施所帶來(lái)的工程效益。

2.2 基本原理

平原感潮河網(wǎng)地區(qū)，河道交錯(cuò)，湖蕩密布，水情十分復(fù)雜，其水力計(jì)算需應(yīng)用明渠非恒定流基本原理，通過(guò)河網(wǎng)概化，率定參數(shù)和邊界條件進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。

非恒定的水流運(yùn)動(dòng)要素是隨流程和時(shí)間不斷變化的。對(duì)于明渠非恒定流的計(jì)算問(wèn)題，可歸結(jié)為以下形式的圣維南方程組的求解：

式中：h為水位，Q為斷面流量，q為單位長(zhǎng)度上的側(cè)向入流，TB為河面總寬度，u為斷面平均流速，C為謝才系數(shù)，R為水力半徑，xV為側(cè)向入流在X向的分量。

對(duì)上述偏微分方程，目前主要應(yīng)用差分法、有限元法、瞬時(shí)流態(tài)等方法進(jìn)行數(shù)值求解。本模型主要解決長(zhǎng)歷時(shí)緩變非恒定流問(wèn)題，故用隱式四點(diǎn)差分計(jì)算。

2.3 河網(wǎng)概化

里下地區(qū)河網(wǎng)密布，流域面上的眾多小河、塘壩、小湖泊、洼地等與主要河道、湖泊相通，雖然它們對(duì)輸送水量的作用不大，但其調(diào)節(jié)水量的作用不可忽視。為便于計(jì)算，模型根據(jù)水量平衡原理，在收集整理大量巡測(cè)資料的基礎(chǔ)上，按一定原則將天然河道和湖泊進(jìn)行概化，計(jì)算依據(jù)概化河網(wǎng)進(jìn)行。

河網(wǎng)模型中王港河以及彊界河、五十里河、馬路河、黃海復(fù)河、一卯酉河等主要支河現(xiàn)狀所用斷面為實(shí)測(cè)斷面，規(guī)劃斷面根據(jù)遠(yuǎn)期規(guī)劃目標(biāo)通過(guò)試算而得，其余支河斷面為原設(shè)計(jì)斷面。

整個(gè)河網(wǎng)計(jì)算河道長(zhǎng)度約784km，計(jì)算斷面1960個(gè)，斷面平均間距400m，湖泊、水塘等蓄洪區(qū)可在模型的河道斷面中實(shí)現(xiàn)。計(jì)算中涉及到的擋潮閘按照模型中的控制建筑物處理，計(jì)算時(shí)設(shè)定底檻高程、閘孔規(guī)模等參數(shù)，當(dāng)閘下水位低于閘上水位時(shí)開(kāi)閘，否則關(guān)閘。

河網(wǎng)中骨干河道糙率取 0.018～0.0225，中小型河道取0.0225～0.03。

2.4 邊界條件

設(shè)計(jì)暴雨現(xiàn)狀復(fù)核及近期規(guī)劃工況采用 5年一遇最大3日暴雨，遠(yuǎn)期工況采用10年一遇最大3日暴雨，排澇歷時(shí)選用3日暴雨 雨后 1日排出。

王港流域的自身區(qū)域澇水，根據(jù)設(shè)計(jì)暴雨所求各分區(qū)區(qū)域流量以旁側(cè)均勻入流的形式進(jìn)入相應(yīng)河段。計(jì)算的下邊界條件，取用閘下P=50%高潮潮位過(guò)程線。2006年川東港、竹港閘下均已淤死，因此川東港、竹港閘均設(shè)成閉邊界。

2.5 模型驗(yàn)證

2006年洪水是通榆河開(kāi)通以來(lái)斗南墾區(qū)發(fā)生的較為典型的洪水，因此選擇2006年發(fā)生的“060630”洪水作為水利計(jì)算模型的驗(yàn)證洪水。2006年洪水驗(yàn)證時(shí)，上邊界為通榆河沿線實(shí)測(cè)水位過(guò)程線，下邊界為王港閘、四卯酉閘、大豐閘實(shí)測(cè)流量過(guò)程線，通過(guò)大豐站、沈灶站水位過(guò)程進(jìn)行驗(yàn)證。從洪水驗(yàn)證成果可知，大豐站、沈灶站2006年洪水14天水位過(guò)程線基本吻合，最高平均水位-0.10～+0.11m，沈灶站水位過(guò)程對(duì)比見(jiàn)圖1。因此，建立的計(jì)算模型符合流域洪水演進(jìn)的特性，所選用的計(jì)算斷面具有代表性，所選取的模型計(jì)算參數(shù)基本符合本區(qū)域?qū)嶋H情況，該模型可用于本次各方案的洪水演進(jìn)計(jì)算。

圖1 沈灶站2006洪水水位過(guò)程驗(yàn)證比較圖

2.6 計(jì)算成果

（1）新閘規(guī)模確定

經(jīng)過(guò)多次試算，挑選出下面幾種新閘底寬與底高程的組合，均能滿(mǎn)足控制條件?？蛇x組合包括河底高程為-2.0m、-2.5m、-3.0m，閘孔總凈寬90m、105m、120m，其計(jì)算成果見(jiàn)表1。

表1 王港新閘計(jì)算成果對(duì)照表

通過(guò)比選，在相同閘孔凈寬時(shí)，降低底板高程對(duì)增加日均流量和最大流量影響較小，而且隨著閘孔凈寬的加大，影響變?。辉谙嗤装甯叱虝r(shí)，加大閘孔凈寬對(duì)增加日均流量和最大流量影響較小，而且隨著底板高程的降低，影響變小。根據(jù)本地沿海擋潮閘建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，一般最大單寬流量為10m3/s/m左右，而閘孔凈寬為90m時(shí)，單寬流量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于10m3/s/m，因此閘孔凈寬可選擇105m和120m。

根據(jù)上述成果，當(dāng)新閘規(guī)模為凈寬 105m、底板高程-2.5m與凈寬120m、底板高程-2.0m設(shè)計(jì)日均流量、最大瞬時(shí)流量比較接近、干河水位、閘上水位基本相同，因此對(duì)王港新閘按照這兩種標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行進(jìn)一步比選。經(jīng)工程造價(jià)經(jīng)濟(jì)比選，最終選定王港新閘規(guī)模為閘孔總凈寬105m、底板面高程-2.5m。

（2）工程前后對(duì)比

本次工程實(shí)施后，老閘處最大日平均過(guò)閘流量增加52m3/s，排澇歷時(shí)縮短一天，區(qū)內(nèi)最高水位降低22cm，效益顯著。

3 結(jié)論

通過(guò)建立平原河道感潮河網(wǎng)模型，對(duì)王港通榆河以東地區(qū)進(jìn)行水動(dòng)力模擬，按照給定的邊界條件，對(duì)不同新閘、河道規(guī)模組合進(jìn)行試算，綜合分析確定了王港新閘閘孔規(guī)模。