沂河葛沟橡胶坝防洪调度相关问题研究

刘继磊

(临沂市河东区石拉渊灌区灌溉管理处，山东临沂 276034)

近些年来，山东省临沂市为了充分开发和利用沂河的洪水资源，在临沂市城区段的沂河干流流域先后建造了数个橡胶坝，其中包括葛沟橡胶坝。这些橡胶坝能够在汛期最大程度拦截过境洪水，不但补给了城区的地下用水，而且还为临沂市的工农业生产以及旅游景观建造工程提供所需的水源，改变了当地的水生态环境。同时我们也必须认识到，虽然这些橡胶坝拦截蓄水的能力很大，但是如果在洪水来临时，不能合理地调度，那么将直接威胁到城区人民的生命安全。所以，制定一套科学合理的橡胶坝汛期调度方案的重要性就不言而喻了。

1 沂河葛沟橡胶坝的基本情况

沂河葛沟橡胶坝于2010年10月在沂河中泓桩号106+775处建成，与上游的葛沟水文站相距约180m，其主要功能是蓄水发电、灌溉农作物，同时负责周边地市的工业生产、旅游景观以及生态建设用水，是一座中型规模的水利工程［1］。沂河葛沟橡胶坝的成功建立和顺利运营，尽管保证了沂河以东地区工农业生产的持续用水，但是由于沂河是行洪河道中的骨干河道，汛期到来时，洪水水流湍急、水量极大，如果调度不当，将会造成洪水之间的叠加，使葛沟橡胶坝工程以及下游河道的安全都受到威胁。

葛沟橡胶坝由4节坝袋构成，每节坝袋净宽78m，中墩厚度1.2m，坝高5m，总宽度316m，坝底高程86m，采取20年一遇的设计和50年一遇校核的洪水标准，相应的洪峰流量分别是12000m3/s和9000m3/s。将正常的蓄水位设计为90.7m，一次的需水量设计为301万m3，回水长度设计为5.2km。作为葛沟灌溉区域渠首的葛沟橡胶坝，将其灌溉面积设计为2.1万hm2，渠首进水闸的流量设计为35m3/s。

2 葛沟橡胶坝工程对葛沟水文站流量测验的影响

葛沟水文站是国家重要的水文测量站，建于1951年5月。目前，葛沟水文站的基本水尺断面与葛沟橡胶坝的上游相距180m。当对葛沟橡胶坝进行蓄水以后，葛沟水文站的基本水尺断面以及流速仪测流断面将会被淹没。当葛沟橡胶坝的蓄水位处于89m以上的时候，基本水尺断面的平均水深将超过3m，水深最大处将超过5.6m。基本水尺断面的流速由于受到了橡胶坝回水的影响，整体流速偏低，而使用现有的检测设备是无法对80m3/s以下的流量进行测验的。对于坝下涉水的流量，也只能对30m3/s以下的流量进行测量，这样一来就不能测量到30～80m3/s之间的流量，从而直接影响到沂河径流总量的控制。

3 制定防洪调度方案的原则

进入汛期以后，在制定防洪调度方案时，应将沂河橡胶坝防洪的安全性放在第1位，其次才应考虑兴修水利问题以及当地旅游景观建造的需要。通过分析葛沟橡胶坝在建成蓄水以后对当前葛沟水文站流量的影响，结合当前沂河葛沟橡胶坝的基本情况，在进行橡胶坝防洪调度方案制定的时候应以以下原则为基本出发点:

3.1 限制蓄水原则

为了保证能够安全度过汛期，并且起到蓄水和兴修水利的目的，橡胶坝应该在每次汛期，也就是每年的6～10月之间对蓄水进行限制。葛沟灌溉引水渠流量设计为35m3/s，相对应的蓄水位设计为89m;用来进行农业灌溉的流量设计为20m3/s，相对应的蓄水位设计为88m，这时坝袋的高度达到3m，蓄水量则达到150万m3。当蓄水位达到88m的时候，葛沟水文站的基本水尺断面的平均水深为3m，过水断面的面积为960m2，此时，可以针对沂河30m3/s以上的流量采用转子式流速仪的方式进行桥测，并对30m3/s以下的流量在基下500m的地方进行涉水测流。综上所述，建议葛沟橡胶坝在汛期应将水位限制在88m，比正常的蓄水位低将近2m［2］。这样一来，既可以灌溉，又可以减少调节灌渠进水闸和坝袋的次数，能够节约大量的工程运行费用。若在行洪的时候发生塌坝，也可以将落坝的时间节省到2h以上，不会对当前葛沟水文站的流量测试造成很大的影响。

3.2 统一联合调度原则

目前，临沂城区段的沂河干支流包括葛沟橡胶坝在内，已经建成了8座橡胶坝，其余7座分别是葛庄橡胶坝、柳杭橡胶坝、花园橡胶坝、小埠东橡胶坝、桃园橡胶坝、角沂橡胶坝、三和橡胶坝。这8座橡胶坝工程的总蓄水量能达到9191万m3，拥有较大的蓄水能力，在实施组合充排水这一过程时所耗费的时间也比较多，因此，如果不能在洪水来临的时候进行合理适当的防洪调度，将会直接危害到周边地区人民的生命财产安全，同时使临沂市的安全受到洪水的威胁。所以，在每年的主汛期间，也就是每年的6月20日～8月20日之间，整个沂河葛沟坝的防洪调度必须遵循统一联合调度的原则，严格按照当地防洪部门的统一调度指挥来实施防洪措施。

3.3 提前泄洪原则

葛沟橡胶坝在上游洪水洪峰来临之前应该提前泄洪以防止洪峰的叠加。根据多年的实际测量所得的数据来看，葛沟水文站上游的洪水平均涨水时间是17h，洪水预报的平均预见期是6.5h，但是葛沟橡胶坝设计的排水时间却是4h，如果在汛期将水位加以限制，那么排水的时间将被缩短2h。所以，只要进行适当的防洪调度，那么人为加大的自然来水洪峰流量到来时所造成的损失就可以完全被避免，也可以将坝前的蓄水在自然来水洪峰流量来临之前放空。在洪峰结束以后，再抓住有利时机对尾部洪水进行拦蓄，有效利用洪水资源。

3.4 水情导向原则

要想既能把握蓄洪泄洪的时机，又能进行适当的调度，就必须对上游来水的情况了如指掌。所以，对葛沟水文站的水情进行实时的监控以及对洪水进行时刻的预报都关系到葛沟橡胶坝的调度成功与否。在发生降雨以后，水文部门要将葛沟水文站上游来水的洪峰流量大小以及出现洪峰的视角快速地预报出来，并据此来选择葛沟橡胶坝的调度运用方案。与此同时，葛沟水文站要时刻对断面的过水流量进行监控，并且及时把握葛沟橡胶坝能够开始进行拦截洪水尾部的机会，避免在水大的时候不能蓄水，水小的时候不能蓄满的现象出现。

4 制定防洪调度运行的方案

葛沟橡胶坝在2011年7月开始试运行，基本上将蓄水位保持在所建议的88m。当月葛沟橡胶坝的行洪情况如下表所示。

葛沟橡胶坝2011年7月行洪情况表

由上表可以得出:当葛沟橡胶坝的坝高在3m左右的时候，单位溢流的水深增加的平均过坝流量是384m3/s，可看似为400m3/s。根据这些数据，我们可以来制定以下防洪调度的方案:

a.当汛期限制水位为88m的时候，要比正常蓄水位90m降低2m。

b.当葛沟水文站预报的上游来水流量小于400m3/s的时候，要采取坝顶溢流的方式来泄洪。

c.当葛沟水文站预报的上游来水流量在400～800m3/s的时候，要将橡胶坝塌落到1～87.6m来进行泄洪。

d.当葛沟水文站预报的上游来水流量在800～1200m3/s的时候，要将橡胶坝塌落到2～86.9m来进行泄洪。

e.当葛沟水文站预报的上游来水流量大于1200m3/s的时候，要将橡胶坝以全部塌坝的方式来进行泄洪。

5 结语

沂河葛沟橡胶坝的成功建立和运行，缓解了当地地下水补给的压力，保证了当地工农业生产以及旅游景观的持续供水，同时也改善了当地的生态环境，在民生、经济发展和生态环境方面均创造了很大的效益，但是进入汛期以后的防洪安全问题也成为了一个值得深思的问题［3］。本文对沂河葛沟坝防洪安全调度问题的相关分析，对防洪安全工程未来的运行和管理将会起到很好的指导作用。

［1］徐新华.河道管理范围内建设项目防洪影响分析及技术审查要求探讨［J］.水利发展研究，2006(7).

［2］徐智廷，等.沂河梯级橡胶坝汛期调度运用原则探讨［J］.防汛与抗旱，2008(19).

［3］王明安，等.关于沂河洪水资源开发利用的探讨［J］.水利建设与管理，2007(6).