新沂河海口控制工程“2019·8”行洪期三闸分流比探析

肖怀前，林其军

(江苏省淮沭新河管理处，江苏 淮安 223005)

1 概 述

新沂河自嶂山闸开始，途径徐州、宿迁、连云港3市的新沂、宿豫、沭阳、灌南、灌云县至燕尾港镇南与灌河一同入海，全长146 km[1]。1993年10月，国务院批准沂沭泗东调南下复工，同意按防御20年一遇洪水标准工程规模实施，并要求新沂河按 7 000 m3/s标准行洪。新沂河海口控制工程是沂沭泗东调南下工程中的重要工程项目，1997年一期工程采取挖泓建闸，形成3滩2泓，泓滩联合行洪。根据建成后的运行情况，存在着橡胶坝下滩地溯源冲刷，水流汇流不规则，致使橡胶坝下防冲设施毁损严重的问题，危及枢纽安全，2006年进行扩建，调整为全部由泓道泄洪。扩建后新沂河海口控制工程由3座深泓闸组成，由于重新设计上游泓道连接方式，筑坝封堵南、北浅滩橡胶坝，南、北深泓闸泓道发生改变，分流比重新调整，枢纽设计防洪标准从20年一遇提高为50年一遇，经计算和模型试验验证，设计流量提高至7 800 m3/s，此时3座深泓闸设计流量组成为：南深泓闸2 425 m3/s，中深泓闸3 348 m3/s，北深泓闸2 027 m3/s。

2019年8月10日至11日，受第9号台风“利奇马”和冷空气的共同影响，沂沭泗流域大部分地区普降大暴雨，局地特大暴雨，其中沂河临沂以上区间降雨量为1974年以来最大降雨量。本次强降雨导致沂沭泗地区发生了较大洪水，新沂河于8月9日开始行洪。8月10日16时，洪水抵达新沂河海口控制工程下泄入海，8月13日15时实测泄洪最大流量5 480 m3/s，后进入相对平稳阶段，过闸行洪流量维持在4 500 m3/s左右，至8月19日新沂河海口控制工程从泄洪运行转入常规运行。

行洪过程中的监测资料表明：本次新沂河海口控制工程南、中、北3座深泓闸实际行洪流量的分流比与原设计分流比存在较大偏差。因南、北深泓闸2018年4月被安全鉴定为三类闸，“2019·8”沂沭泗洪水时采取多项保障措施，10 d安全泄洪18亿m3。近期正在开展2座闸的除险加固可行性研究，为更好地总结新沂河海口控制工程“2019·8”行洪应对经验，并更好地做好除险加固方案，有必要对此次较大流量行洪的分流比进行解析。

2 行洪情况

2.1 历次行洪情况

本次统计新沂河海口控制工程行洪情况为2006—2018年，其中2014—2016年连续3年未行洪。每年行洪次数多在2次以上，每次行洪天数相对较短，但2007年、2008年相对较长。行洪流量多数不超过5 000 m3/s。新沂河海口控制工程建闸后，嶂山闸(新沂河控制口门)最大实测泄洪流量4 930 m3/s(调度数据是5 000 m3/s)，发生在2008年7月25日，同期沭阳站最大流量4 760 m3/s，发生日期2008年7月26日。

新沂河海口控制工程建成后新沂河历次行洪统计数据见表1。

表1 新沂河海口控制工程建成后新沂河历次行洪统计数据

2.2 本次行洪情况

2.2.1 嶂山闸流量(新沂河口门)

嶂山闸为骆马湖洪水入新沂河控制建筑物，本次泄洪于8月9日12时开闸，泄洪流量经过了“低→高→低→高→低”的过程，8月17日17时全部关闭，历时9天，实测最大行洪流量5 020 m3/s，泄水量16.21亿m3。

2.2.2 沭阳站流量(干流控制站)

沭阳站为新沂河上游干流控制站，除新沂河干流嶂山闸下泄洪水，另有老沭河、岔流新开河等主要支流来水汇入，叠加通过沭阳断面继续下泄。本次行洪沭阳站实测最大流量5 900 m3/s，为“1974·8”大洪水以来的最大行洪流量，最高水位达11.31 m，超警戒水位9.0 m和历史最高水位10.76 m。

2.2.3 新沂河海口控制工程流量

新沂河海口控制工程是新沂河洪水下泄入海的末端控制口门，大流量时可闸门提出水面敞泄洪水，小流量时需根据涨落潮规律相机排水，本次行洪实测最大流量5 480 m3/s，行洪过程中，南深泓闸和北深泓闸实测分流比均超出设计分流比，中深泓闸实测分流比小于设计分流比。

2019年8月新沂河海口控制工程行洪流量统计见表2。

表2 2019年8月新沂河海口控制工程行洪流量统计

(续表2)

2.2.4 行洪期间沿线站点特征值分析

根据水位涨落变化和流量数据，可以直观地了解洪水过境情况，因此有必要关注新沂河沿线主要站点水情变化。本次行洪过程中，新沂河沭阳段的沭阳闸下游、沭新闸上游、沭阳站等站点水位均超过了历史最高水位。

本次行洪期间沿线站点特征值统计见表3。

表3 本次行洪期间沿线站点特征值统计

(续表3)

3 分流比分析

3.1 设计分流比

2005年在新沂河海口控制工程二期工程设计过程中，委托南京水利科学研究院通过水工物理模型试验，对枢纽区域水流和流量进行分析。水工模型试验边界尺寸条件如下：南、中、北深泓闸上下游引河河底高程均为-2.0 m，上游引河底宽分别为150 m、180 m、100 m，下游引河底宽分别为140 m、180 m、120 m，上下游引河边坡均为1∶4，引河两侧滩地高程约2.50 m。水工模型试验成果表明：在新沂河海口控制工程设计行洪7 800 m3/s工况下，下游引河口设计水位4.0 m时，南深泓闸设计行洪流量2 425 m3/s(占31%)、中深泓闸设计行洪流量3 348 m3/s(占43%)、北深泓闸设计行洪流量2 027 m3/s(占26%)。

3.2 实测分流比

在2019年8月9日至17日新沂河海口控制工程行洪期间，根据现场实际监测资料，南、中、北深泓闸的实际行洪分流比偏离设计分流比，呈现南、北深泓闸实际流量占比偏大，中深泓闸实际流量占比偏小。本次行洪过程中，分流比最大偏差发生在8月14日上午5:40，相应枢纽行洪流量4 160 m3/s，南、中、北深泓闸行洪流量分别为1 547 m3/s(占37.2%)、1 319 m3/s(占31.7%)、1 294 m3/s(占31.1%)；在最大行洪流量5 480 m3/s时(8月13日下午15:00)，南、中、北深泓闸行洪流量分别为1 847 m3/s(占33.7%)、1 962 m3/s(占35.8%)、1 671 m3/s(占30.5%)。根据本次行洪流量监测资料，经分析，南、中、北深泓闸实际行洪分流比偏离设计分流比最大程度分别为20.0%(偏大)、26.3%(偏小)、22.7%(偏大)[2-4]。

3.3 情况分析

根据2019年5月新沂河海口控制工程区域地形实测资料，结合本次行洪上游分流岔口区域水流流态观测情况，经初步分析，认为造成枢纽实际行洪分流比偏离设计分流比情况的主要因素如下。

(1)3座深泓闸上游引河现状断面与设计断面偏差较大，本次行洪前测量资料表明，现状南、中、北深泓闸上游引河河底高程分别为-4.5 m、-2.8 m、-5.0 m左右，南、北深泓闸上游引河河底高程低于中深泓闸上游引河2 m左右，导致新沂河洪水大量流向南北深泓闸引河。

(2)上游分流岔口的地形为中间高、两侧低，中间滩面水流明显向两侧泓道汇集，导致南、北深泓闸分流比的进一步加大。

(3)中深泓闸下游港道淤积较为严重，与灌河交接处芦荡侵占河道呈内喇叭形河口，导致中深泓闸下水位明显高于南、北深泓闸的闸下水位，中深泓闸过闸水位落差小于南、北深泓闸，下游港道洪水冲淤能力锐减，引起中深泓闸实际过流量偏小。

4 结 语

(1)新沂河海口3座深泓闸实测分流比与设计分流比产生较大偏移，中深泓闸过流能力明显不足，达不到设计运行条件，南、北深泓闸分流比远大于设计分流比，不利于海口控制工程整体行洪安全。建议对三闸分流比开展模型试验和研究分析，对上游泓道解决方案进行进一步优化设计。

(2)新沂河海口南、北深泓闸均被鉴定为三类工程，在行洪时存在安全隐患，尤其是大流量行洪时存在很大的安全隐患。建议加快南、北深泓闸除险加固进度，同时设计单位要根据本次行洪情况，对南北深泓闸水下消能和防冲等进行复核研究，增建水文观测设施，进一步优化加固方案。

(3)为确保新沂河海口南、北深泓闸行洪期安全，应进一步优化调度运行原则。在行洪初期，适当控制南深泓闸行洪流量，依次加大北深泓闸、中深泓闸行洪流量，尽量减小下游河道淤积量，提高下游河道行洪能力；在行洪过程中，对南、中、北深泓闸上游泓道的行洪流量进行实时监测，监测数据及时反馈运行调度操作人员；当闸下消力池末端水位低于0 m时，应适当减小过闸行洪流量，确保工程安全。