陳松明，嚴(yán) 莉，薛海峰

（江蘇省水文水資源勘測(cè)局鹽城分局，江蘇 鹽城 224051）

1 概述

通榆河于2002 年在鹽城市境內(nèi)全線貫通，為了研究干旱期通榆河的輸水能力和輸水效益，掌握洪水期南部高水北壓對(duì)排洪的影響情況，定量分析洪水期通榆河對(duì)“四大港”排洪的影響程度，本文選用2006 年～2010 年汛期期間利用水文巡測(cè)方法進(jìn)行通榆河輸水測(cè)驗(yàn)的工作成果進(jìn)行分析。

對(duì)于橋測(cè)的測(cè)驗(yàn)精度，國(guó)內(nèi)外早有試驗(yàn)研究表明，橋上測(cè)流精度均能達(dá)到水文規(guī)范要求。以鹽城市為例，在22 個(gè)國(guó)家基本水文站中，把橋上測(cè)流作為第二套測(cè)洪方案?jìng)溆玫恼军c(diǎn)數(shù)量多達(dá)20 個(gè)，橋測(cè)對(duì)確保流量資料測(cè)得到、測(cè)得準(zhǔn)、測(cè)得及時(shí)發(fā)揮著重要作用。在八十年代末，在鹽城市水文巡測(cè)工作中就對(duì)船、橋測(cè)進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)；近年來各水文站橋測(cè)與纜道測(cè)流對(duì)比試驗(yàn)同樣表明，橋測(cè)方法在日常水文測(cè)驗(yàn)工作中是適用的、可行的。因此，本文就橋測(cè)的方法在通榆河輸水測(cè)驗(yàn)工作中進(jìn)行深討。

2 橋上測(cè)流的技術(shù)方法

2.1 橋測(cè)的儀器設(shè)備

儀器設(shè)備主要包括：流速儀、鉛魚、鋼絲繩、秒表等。

流速儀選用旋杯式或旋槳式流速儀。采用懸索鉛魚法測(cè)定水深和流量。

2.2 橋測(cè)斷面位置的選擇

橋測(cè)斷面位置的選取對(duì)橋測(cè)流量成果的精度有較大影響。根據(jù)國(guó)內(nèi)外橋測(cè)試驗(yàn)研究表明，由于橋墩的阻水作用，其周圍形成強(qiáng)烈的旋渦流場(chǎng)，產(chǎn)生非常復(fù)雜的三維水流，且具有很大的淘刷功能，致使橋墩周圍河床不穩(wěn)定，水流也不規(guī)則。相比較而言，橋上游較平穩(wěn)，而橋下游水流更為紊亂，流速儀不易穩(wěn)定，距離橋墩愈近，測(cè)驗(yàn)精度愈差。因此，為了獲取精度較高的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，本文進(jìn)行橋測(cè)所布設(shè)的斷面均選擇在橋梁上游一側(cè)。

2.3 橋測(cè)阻水范圍的觀測(cè)

從客觀實(shí)際出發(fā)，河道橋梁建成后，因受橋墩影響，過水?dāng)嗝姹皇?，墩前的水位抬高，墩?cè)水流流速減小，河床受沖刷，水流狀態(tài)在一定范圍內(nèi)被改變。為了界定橋墩阻水的范圍，在測(cè)流過程中均安排專人進(jìn)行目測(cè)，并作相應(yīng)記錄。

2.4 橋測(cè)的技術(shù)要求

（1）流量測(cè)次布設(shè)要遵循“高、中、低”水位和“大、中、小”流速的原則，即在水位過程的高水、中水、低水及漲水和落水過程。

（2）每次流量的施測(cè)時(shí)間應(yīng)根據(jù)水流特性，盡可能縮短測(cè)流歷時(shí)，控制測(cè)流時(shí)間。

（3）輸水測(cè)驗(yàn)的關(guān)鍵要立足“準(zhǔn)同步”，即盡可能在2～3小時(shí)內(nèi)施測(cè)到東臺(tái)～濱海段約150 km長(zhǎng)的各斷面流量，全面掌握通榆河沿線的輸水狀況。

2.5 橋測(cè)流量的精度對(duì)比分析

橋測(cè)流量成果的精度是否達(dá)到規(guī)范要求直接決定了能否采用橋測(cè)方法進(jìn)行測(cè)流。因此，對(duì)橋測(cè)流量的精度進(jìn)行對(duì)比分析至關(guān)重要。

本文以阜寧（射）水文站2015 年～2018 年比測(cè)成果為例，采用比測(cè)流量的方法進(jìn)行驗(yàn)證。該站橋測(cè)斷面布設(shè)于橋梁的上游，距離橋墩約1.9 m處，射陽(yáng)河阜寧大橋共5 孔，在兩側(cè)4 個(gè)邊孔的中心各布設(shè)一條垂線，中間通航孔（孔徑為40 m）布設(shè)3 根垂線，采用0.2、0.8 兩點(diǎn)法施測(cè)，全斷面布設(shè)7 根垂線，采用常測(cè)法施測(cè)；比測(cè)纜道設(shè)在橋上游112 m處，全斷面布設(shè)8 根測(cè)速垂線，并與橋測(cè)斷面同步進(jìn)行（橋與測(cè)流纜道基本平行），取得5次比測(cè)成果。見表1。

表1 阜寧（射）水文站橋測(cè)與纜道測(cè)流比測(cè)成果表

橋測(cè)與纜道測(cè)流相關(guān)分析表明：Q橋=1.0326 Q纜道，流量相關(guān)關(guān)系為0.9975，可見橋測(cè)流量成果具有較高的精度，是一種較為可靠的測(cè)流方法。

2.6 橋測(cè)流量的定線推流方法

經(jīng)過實(shí)踐證明，本文所采用的實(shí)測(cè)落差法進(jìn)行定線推流在實(shí)際操作中獲得了比較理想的成果。該方法的基本公式是：

其推流的一般步驟是：

①點(diǎn)繪Z～Q 關(guān)系，并在關(guān)系點(diǎn)旁注明落差值；②在Z～Q線讀出線上流量Q'，計(jì)算；③點(diǎn)繪ΔZ～K曲線；④計(jì)算校正流量Qj；⑤反復(fù)校正各關(guān)系曲線，選擇比較理想的線型推流。

（1）實(shí)測(cè)落差法

由于溝河串通，水面比降較小，為了獲得一定的落差值，就必須加大落差水尺的間距，然而拉大落差水尺距離，又不可避免地有支流加入或分出。對(duì)此，我們只要將落差水尺設(shè)在本河的干流上，并且位置適當(dāng)，就能取得較好的效果。落差值可選用下列四種情況中的任何一種或多種：①本站水位與下游站水位之差；②上游站水位與本站水位之差；③上游站和本站的平均水位與下游站水位之差；④上游站水位與本站和下游站的平均水位之差。

（2）兩級(jí)落差校正法

如前所述，由于眾多東西向河道與通榆河交叉，上下游流量不同，有的既受上游供水影響，又受下游變動(dòng)回水影響，故可采用上游站與本站落差、本站與下游站落差、或上游站與本站和下游站平均水位之落差、上游站與下游站落差，進(jìn)行兩級(jí)落差校正的方法定線。該定線推流方法簡(jiǎn)述如下：

①點(diǎn)繪Z～Q關(guān)系曲線；

②點(diǎn)繪ΔZ1～K1關(guān)系曲線；

③點(diǎn)繪ΔZ2～K2關(guān)系曲線；

④反復(fù)校正各關(guān)系曲線，選擇比較理想的線型推流。

3 應(yīng)用實(shí)例

通榆河中段位于鹽城市里下河地區(qū)中部，呈帶狀。該段通榆河設(shè)計(jì)河底寬50 m，河底高程-4.00 m，堤頂高程4.0 m，堤頂距為140 m左右，設(shè)計(jì)引水流量為100 m3/s，南端與泰東河相連，中間與 “四大港”等上百條河流平交，與蘇北灌溉總渠、淮河入海水道等河流立交。

受外部因素的制約，通榆河輸水測(cè)驗(yàn)每旬開展一次測(cè)量，每個(gè)流量斷面汛期施測(cè)流量達(dá)15 次，如采用連實(shí)測(cè)流量過程法，測(cè)次偏少，推流精度不能滿足要求。此外，因測(cè)區(qū)沿線水網(wǎng)密布，流向不定，圩區(qū)成群，平時(shí)圩口敞開，低水位時(shí)溝河串通，大暴雨高水位期，封圩向外河抽排，情勢(shì)復(fù)雜，水位流量關(guān)系點(diǎn)據(jù)絕大部分較為散亂，往往出現(xiàn)同水位流量相差可達(dá)2～5 倍，且有正有負(fù)；同流量水位可差達(dá)1m左右等情況，高水位期更甚，無規(guī)律可言。顯然，采用單一的水位流量關(guān)系進(jìn)行推流也不可行。

本文選取在2006 年～2010 年連續(xù)五個(gè)汛期的通榆河輸水測(cè)驗(yàn)中所取得的實(shí)測(cè)成果作為研究對(duì)象進(jìn)行分析。在骨干河道上以“四大港”為界，共設(shè)置東臺(tái)（通）、草堰（通）、大團(tuán)（通南）等巡測(cè)流量站10 處。

為便于定線推流，除利用通榆河沿線（含附近）國(guó)家基本水位站8處：阜寧（射）、阜寧（通）、溝墩、上岡（黃）、鹽城、大新河口、大團(tuán)、東臺(tái)（泰）外；另設(shè)置濱海樞紐（通）、伍佑港閘站等專用水位站8 處?，F(xiàn)選取2009 年5月～9 月大團(tuán)（通北）站施測(cè)情況為例，介紹橋測(cè)流量及其定線推流方法。

該斷面位于亭湖區(qū)伍佑鎮(zhèn)伍龍大橋（通榆河里程樁號(hào)為64+607），大橋三跨，最大跨徑為70 m，測(cè)流斷面距橋墩為1.9 m處，布設(shè)7根測(cè)速垂線，5月～9月共施測(cè)15 次常測(cè)法，流量在21.4 m3/s～105 m3/s之間，測(cè)點(diǎn)最大流速在0.096 m/s～0.46 m/s之間。

定線時(shí)，本文選取伍佑港閘水位，點(diǎn)繪Z～Q關(guān)系圖，再以點(diǎn)繪ΔZ～K關(guān)系圖。其中ΔZ為大團(tuán)與大新河口和鹽城站平均水位之差，即ΔZ=Z（大團(tuán)）-Z1（大新河口+鹽城）/2，見圖1。

圖1 橋測(cè)與纜道流量線性關(guān)系圖

表6 240 m3/s泄洪邊界線

4.6 防洪調(diào)度圖

根據(jù)上述分析計(jì)算的點(diǎn)群，繪制臥虎山水庫(kù)防洪調(diào)度圖以指導(dǎo)汛期水庫(kù)調(diào)度運(yùn)行，見圖2。

玉符河上游段0+000～15+600（臥虎山水庫(kù)～G104）子河槽過流能力為240 m3/s，遠(yuǎn)小于本次使用的下游河道安全泄量800 m3/s。因此，臥虎山水庫(kù)一旦開閘泄洪，必須提前向長(zhǎng)清、槐蔭、市中三區(qū)及南山區(qū)管委會(huì)發(fā)預(yù)警，讓下游做好撤離準(zhǔn)備，當(dāng)泄流量超過240 m3/s時(shí)必須根據(jù)批復(fù)的水庫(kù)防御洪水方案及時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)移。

5 結(jié)語(yǔ)

大型水庫(kù)在防洪興利等方面發(fā)揮了巨大的作用，但在編制水庫(kù)調(diào)度運(yùn)用計(jì)劃時(shí)，防洪和興利產(chǎn)生矛盾不能同時(shí)滿足時(shí)，水庫(kù)防洪調(diào)度圖該如何編制成了關(guān)鍵性技術(shù)難題。本次以臥虎山為工程實(shí)例，提出以水庫(kù)設(shè)計(jì)報(bào)告成果為調(diào)度依據(jù)，結(jié)合下游河道實(shí)際，在調(diào)度圖中繪制下游河道過流能力邊界線，保障興利功能的同時(shí)，將防洪風(fēng)險(xiǎn)邊界線明確，水庫(kù)一旦開閘泄洪，立即向下游發(fā)出預(yù)警，泄洪超過河道過流能力，下游必須立即按照批復(fù)的防御洪水方案及時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)移。