临洪东泵站上下游河道冲淤相关数据浅析

徐正飞 王 君 李德利

（连云港市水利局 连云港 222006 淮委嶂山闸管理局 宿迁 223809本溪市水利工程质量与安全监督站 本溪 117020）

临洪东泵站上下游河道冲淤相关数据浅析

徐正飞 王 君 李德利

（连云港市水利局 连云港 222006 淮委嶂山闸管理局 宿迁 223809本溪市水利工程质量与安全监督站 本溪 117020）

大型泵站的上下游河道冲淤分析，是泵站工程运行管理中十分重要的工作，是工程能否安全运行、发挥工程效益的重要指标。本文结合江苏省连云港市临洪东泵站工程实际情况，主要研究了利用G P S-R T K和测深仪联合使用采集数据进行河道冲淤分析，为泵站管理提供科学依据。

临洪东泵站 河道冲淤 数据分析

1 引言

通过RTK技术和测深仪的联合使用，完成泵站上下游河道断面数据采集，绘制断面现状成图，通过断面法计算河道冲淤，对东站上下游河道冲淤分析，为泵站工程管理及上下游河道清淤规划设计提供科学数据支撑。该技术精确定位河道面位置，通过数字高程模型是地形曲面的数字化表达。利用JCORS网采集河道相关坐标、高程数据，利用相关软件将原始的离散数据点进行数学内插，生成规则网格的高程数据，模拟地形球表面地形变化，确定河道断面形状。

2 河道断面数据库建立必要性

河道管理缺乏科学性管理，以前河道管数据是空白，特别是骨干河道涉及防洪安全，河道冲淤数据是空白，需要基层抓起对骨干河道数据进行采集。对管辖区域范围内主干河道，在河道上、中、下游各设1～5断面作为河道监测断面，每个汛前、汛后各观测一次，并将测得数据绘成图，计算过水断面是否满足设计泄洪流量要求，并对河道冲淤进行计算归档，作为河道管理原始资料，为河道规划、设计、治理提供科学数据。

3 临洪东泵站断面法冲淤量计算

3.1 断面法计算冲淤量方法

若相邻两个实测断面面积为S1、S2，概化间距为L，则计算两断面间体积V的梯形公式和截锥公式分别为：

计算两测次两个断面间冲淤量的方法—般有两种：一是两测次断面面积差法；二是两测次断面空间体积差法。

3.1.1 两测次断面面积差法计算河床冲淤量

令ΔS为相邻测次同一断面冲淤面积，则面积差法计算两断面间冲淤量ΔV公式为：

式中：ΔV为冲淤量；ΔS1，ΔS2分别为相邻上、下断面的冲淤面积。

但断面面积差法有可能出现两个断面的面积差符号相反的情况，因而作为计算河床冲淤量的通用公式，有其局限性而且使用不便。

3.1.2 两测次断面空间体积差法计算河床冲淤量

相邻上下两个淤积断面间的体积：

淤积断面间体积之差为淤积断面间冲淤量，即

从几何角度看，同一次施测的上、下淤积断面某一高程下的空间体积是一个整体性明确的几何体，比面积差法计算的冲淤几何体概念清楚。

根据牛占的研究，截锥公式面积差法和体积差法不一定协调自洽，而梯形公式计算冲淤量的面积差法和体积差法是自洽的。基于各断面两次测量各自面积差作底面组成新的立体的周界不易确定，计算断面间规定高程下的冲淤量最好应用体积差法。

3.2 临洪东泵站上下游冲淤计算

3.2.1 工程概况

连云港市临洪东泵站位于连云港市北郊，距离市区10km，临洪闸下游800m临洪河东侧，和临洪闸等一起组成临洪水利枢纽工程，主要承担蔷薇河流域1143.85km（2含安峰山、房山水库集水面积）的强排任务，是保障连云港市区工农业生产和人民生命财产安全的重要水利工程。

临洪东泵站为大（1）型Ⅰ等工程，主要建筑物为1级。主泵房总长度100.8m，总宽度30.0m，总高度33.1m；装机12台，总功率36000kW，单机流量30m3/s，设计扬程3.8m。工程建设起始于1979年，1980年底由于国家压缩基建规模而停缓建，到1996～1997年才续建后期工程，2000年初通过水利部淮河水利委员会验收并投入运行，2010年更新改造，2013年初通过水利厅验收并投入运行。

表1 临洪东泵站河床断面冲淤量计算表

图1 临洪东泵站上下游水下地形图（1∶1000）

图2 临洪东泵站C.S1上0+070河道断面图

图3 临洪东泵站C.S3下0-045河道断面图

3.2.2 GPS-RTK与测深仪测绘临洪东泵站上下游地形图

临洪东泵站上下游地形图如图1所示，其中上游为3个测绘断面，下游为5个测绘断面。采用GPS-RTK与测深仪联合使用测绘临洪东泵站上下游地形图，此次测量依据包括《黄河下游河道观测试行技术规定》（黄河水利委员会，1964年）、《水利工程观测规程》（DB32/T1713-2011）《全球定位系统（GPS）测量规范》（GB/T18314-2009），泵站上下游方向与河道上下游方向是相反，进水口为下游，出水口为上游。

3.2.3 测量的仪器

此次测量采用中海达H32系列GNSSRTK及HD-310测深仪联合使用采集数据，通过相关测绘软件绘图，见图1。

3.2.4 临洪东泵站上下游地形图

通过对临洪东泵站上下游河道断面测绘，可以直观看到临洪东站上下游段水下地形变化。通过地形图绘制河道断面，计算临洪东泵站上下游冲淤量。计算表如表1所示。由于缺乏河道断面观测资料，本文计算标准断面按照临洪东站泵站设计图纸查找，并将标准断面绘出作为计算标准断面。

3.2.5 河道的冲淤分析

临洪河的河道的冲淤特性受来水来沙、河道边界条件及潮水等因素的影响。由图2和表1分析可以看出临洪东泵站上游河道断面以冲刷为主，临洪河下游没有建三洋港挡潮闸以前，受海水涨落潮影响，海水涨潮携带大量淤泥和细沙，落潮后沉积出现淤泥。经查阅资料，2013年年初对临洪东泵站上游河道进行清淤，2013年9月进行河道断面测量，测量数据说明临洪东泵站上游出现冲刷，结论有待进一步长期观测数据进行分析。

由图3和表1可以看出临洪东泵站下游进C.S1下0-000至C.S4下0-075水口段出现淤积，临洪东泵站运行较少，泵站进水段出现淤积，主要是泵站运行少，河道下游末端，出现淤积。而C.S4下0-075至C.S4下0-100段出现冲刷，该段是临洪东自排闸与泵站是“人”型交叉口段，东站自排闸中弘段，东站自排闸运行次数多，河道水流较大，出现冲刷合理。

4 结语

综上所述，临洪东泵站以设计图纸标高绘制标准断面，标准断面为计算断面，得出上游冲刷，下游淤积结论，有待进一步观察资料再作考证■