引江济淮引江济巢段交叉河道水文分析

管佳佳

摘 要：引江济淮工程输水线路大部分为利用现有河道，沿线有大量支流（沟）直接入渠，入渠河道的处理处置对输水渠道安全具有较大影响。该文选用引江济巢段菜子湖输水线路为例，通过流域来水、防洪标准、水文等分析，研究入渠支流（沟）的设计洪水，复核成果可靠性，为工程设计、措施采用、规模控制提供理论依据。

關键词：引江济淮;水文分析;入渠河道;交叉处理

中图分类号 TV212.4  文献标识码 A文章编号 1007-7731（2021）20-0139-02

1 工程概况

引江济淮工程由长江下游上段引水，向淮河中游地区补水，是一项以城乡供水和发展江淮航运为主，结合灌溉补水和改善巢湖及淮河水生态环境等综合利用的大型跨流域调水工程，2014年被列入国务院要求加快推进的172项重大水利工程。工程沟通长江、淮河两大水系，穿越长江经济带、合肥经济圈、中原经济区三大发展战略区，润泽皖豫、辐射中原、造福淮河、惠及长江，具有保障供水、发展航运、改善环境、修复生态等巨大综合效益，对支撑安徽、河南2省发展和促进长江经济带建设具有重大意义，既是我国当今标志性的重大调水工程，也是当代最具综合性的战略水资源配置工程。工程供水范围涉及皖豫2省1555县（市、区），总面积7.06万km2，输水干线长723km。工程由引江济巢、江淮沟通、江水北送3段组成，其中引江济巢段既是引江济淮水源工程，也是巢湖第二通江航道，并可相继补给巢湖江水改善湖区水质。工程自引江口到派河口，由疏浚西兆河和新辟菜子湖双线引江线路以及为保障济淮水质的巢湖南岸引水明渠等3段组成，线路全长208.5km，其中西兆河引江线路74.5km为利用现有河道，菜子湖引江线路为结合Ⅲ级航道新辟疏浚开挖113.2km[1]。菜子湖输水线路从枞阳引江枢纽引水，经菜子湖，由南向北穿过菜巢分水岭，入罗埠河、白石天河，经新辟的过巢湖小合分线路至派河口泵站。因该线路大部分为利用现有河道，仅分水岭段采用明渠开挖，现有河道沿线两岸有众多直接汇入的支流、支沟及排水、引水泵站、涵闸等。笔者以引江济淮工程引江济巢段菜子湖输水线路为例，探讨工程设计过程中对输水沿线现有水系处理处置方式，为工程建设提供技术支撑。

2 支流来水组成

菜子湖为长江的一级支流，位于长江下游北岸安徽省安庆市，流域总面积3234km2。孔城河为菜子湖流域的4条主要支流之一，流域面积577km2，是一条典型的排洪河道。菜子湖输水线路是在现有河道基础上进行布置，利用孔城河、白石天河现有河道疏浚扩挖，满足输水及航运需求，同时对分水岭进行明渠开挖。工程沿线涉及孔城河各类中小型支流、支沟20余处，经分析孔城河流域来水组成，选用占比较大的尹河、高桥河、界河、柯坦河等4条支流作为对象进行典型分析。

3 防洪标准

3.1 相关规划对涉及河道的防洪要求 引江济淮输水河渠工程涉及河道，同时也是区域防洪除涝通道。根据相关规划成果[1]，孔城河现在防洪标准约10年一遇，规划为20年一遇。从防洪有理角度考虑，孔城河支流高桥河、尹河来水与干流洪水采用同频率，防洪标准采用20年一遇，其余支流防洪标准未有说明[2]。

3.2 相关规范对输水河渠防洪的规定 防洪标准及调水导则均对供水、调水工程的输水河渠防洪有相关规定：“供水工程利用现有河道输水时，其防洪标准应根据工程等别、原有河道防洪标准、输水位抬高可能造成的影响等因素综合确定，但不得低于原河道的防洪标准”[3，4]。

3.3 输水河渠防洪标准 引江济淮工程对现状孔城河进行拓宽疏浚后，河道底高程降低2～7m、底宽平均增加8m，同水位情况下过流断面增加较多，河道泄洪条件明显改善。综合对比输水水位与防洪水位、输水流量与防洪流量，并综合考虑菜子湖流域综合规划的要求，孔城河防洪标准采用流域规划要求的防洪标准，即20年一遇。

4 水文分析

4.1 计算方法 由于各交叉河道无实测流量资料，且临近区域无其他已有成果可供参考，为保证设计成果的可靠性及代表性，拟采用由设计暴雨通过产、汇流推算的方法进行设计洪水的推求。目前，安徽省内使用较多的洪水计算办法主要为“72年办法”和“84年办法”。本次拟采用这2种方法分别对沿线重要支流设计洪水进行计算，通过对河道现状防洪标准及过流能力的校验复核，确定结果采用。

4.1.1 “72年办法” 1972年3月安徽省水利局规划办公室编制了《安徽省山丘区河道模型单位流量过程线》（简称为“72年办法”）。综合流域特征值计算公式如下：

k=[ΔH1L1×ΔH2L20.5]×F-0.53×f 0.5

式中：k—综合流域特征值;F—流域面积（km2）;f—流域形状系数，f=F/L12;△H1—流域平均坡度的落差（dm）;L1—流域纵轴长度（km）;△H2—河道平均坡度的落差（m）;L2—河道长度（km）。

4.1.2 “84年办法” 《安徽省暴雨参数等值线图、山丘区产汇流分析成果和山丘区中、小面积设计洪水计算办法》（安徽省水利水电勘测设计院，1984年5月）（简称为“84年办法”）。本法主要适用于集水面积在300～1000km2的山丘区中、小型水库设计洪水计算。利用暴雨点面关系，采用P-Ⅲ型曲线进行计算。设计净雨量查“84年办法”中《不同地区损失量、地下水量表》，根据分区流域地形地貌特征，取江淮丘陵地区值，≤20年一遇的损失量和地下水之和为80mm，≥50年一遇的损失量和地下水之和为60mm。

4.2 设计洪水计算 采用流域万分之一航测图量算各支流的流域特征值，主要包括流域面积F（km2）、流域平均坡度J（‰）、流域长度L（km）、流域宽度B（km）等参数。利用“72年办法”和“84年办法”计算孔城河较大典型支流设计洪水成果（表1）。由表1可知，目前安徽省内延用的2种水文计算方法，计算结果差别较大，最大相差50%以上。因设计洪水计算成果对后期输水线路渠系交叉设计影响较大，因此考虑对现有河道过流能力进行分析，同时结合河道防洪标准、流域防洪规划等现有流域成果对设计洪水计算成果进行符合性分析复核。

根据河道纵横断面资料，利用曼宁公式计算现状支流河道的最大过流能力，“84年办法”计算成果与河道现状过流能力较接近，而“72年办法”计算成果明显偏小，且呈现来水面积越大，差值越大的趋势（表2）。

5 讨论

目前，安徽省境内水文分析大多采用经验公式法，不同的方法计算结果相差较大。引江济淮渠系交叉建筑物工程规模、投资受水文计算结果影响显著，根据分析结果，结合河道现状，从安全角度考虑，采用“84办法”计算的成果更为合理。

参考文献

[1]引江济淮工程初步设计报告[Z].安徽省水利水电勘测设计院，2017.

[2]安徽省菜子湖流域综合规划报告[Z].长江水利委员会长江勘测规划设计研究院，2005，

[3]GB50201-2014，防洪标准[S].

[4]SL430-2008，调水工程设计导则[S].