何雄1 方铭锋1 周元2 胡戈行1
（1.江门市江新联围管理处 江门 529000；2.江门市科禹水利规划设计咨询有限公司 江门 529000）
摘要：江新联围水系处于沿海网河地带，区域内的河道流态受暴雨、西江洪水、下游潮汐以及工程运行等多种因素共同影响。因水系跨越三区一市，受行政管辖影响，未能从水系全局统筹各工程的调度，没有发挥出工程的合力。本文从水文计算和调度组织两方面进行分析，探讨江新联围水系联合调度的可行性，形成合力，更好的发挥工程防灾兴利效益。
关键词：水系；联合调度；可行性
1 水系概况
江新联围水系是江门市东部主要的河道水系，位于珠江三角洲下游网河区，涉及鹤山市、蓬江区、江海区和新会区三区一市，流域集雨面积687km2，依托江新联围大堤形成一个相对封闭的小流域水系，由江门水道、礼乐河、天沙河、九子沙河、新妇河、新前水道、睦洲水道等构成了水系的主干河网，依托主干河网，水系范围内又分布着诸多小围及河涌，从而形成了一个大围套小围的复杂水系。
江新联围水系外围分别为西江和潭江，一受西江的径流影响，主要为洪区；二受下游潭江银洲湖潮汐影响，主要为潮区，如图1所示。
图1 江新联围水系图
2 水系调度现状
江新联围水系区域内的河道流态受围内暴雨、西江洪水、下游潮汐以及工程运行等多种因素共同影响，其日常调度中存在以下问题：
（1）水系范围内的各工程在调度过程缺少联动，各行政区域之间各自为政，未能从水系全局系统的协调统筹各工程的调度，没有发挥出工程的合力作用；
（2）未从整个水系的角度进行水文计算分析，各区域只是根据自身所辖区域或所在的集雨区域进行局部分析，其分析的结果是片面的、孤立的；
（3）以往水系工程运行主要是以防洪排涝等水安全调度为主，针对日益突出的水环境恶化问题，未制定专门的运行调度方案；
（4）主要的控制性工程（如北街水闸、睦洲水闸等）的运行及调度未实现实时信息共享，上下级、同级之间的管理单位缺少高效、精准的沟通，无法作出及时联动。
为充分发挥水利工程的效益，笔者及项目团队对江新联围水系实施联合调度进行了研究。
3 水系联合调度总体思路
针对当前的水系现状，我们在研究过程中，根据“西江（潭江）——主干河道——小围河流”三者之间的联动影响因素，分析围内暴雨、西江洪水、下游潮水涨落以及工程运行状况等，对不同影响因素进行组合，通过定量分析，制定出适应各种运行工况的水安全调度方案；其次通过定性分析，找出水环境调度方案；最后再对现有的调度组织进行梳理，找出合适的联合调度组织者。
4 水系调度技术研究
本次计算模型选用水动力计算模型对水安全调度进行定量分析，并在水动力分析的基础上进行定性分析，提出水环境调度的方案。
4.1 水安全调度分析
4.1.1 水动力计算模型
水动力模型选用圣维南方程组连续方程： ，方程组采用Abbott-lonescu六点隐式差分格式求解；通过对河网进行概化，根据上游来水和河口潮流的影响因素，其模拟的范围定为西江和潭江之间的江门水道河网水系，上游边界取横江水闸、北街水闸和睦洲水闸等西江沿线水闸，下游边界取河口水闸、大洞口水闸、三江口水闸和龙泉水闸。模型概化后涉及河道14条，河道断面302个，模拟水系概化见图2。
图2 水系概化图
水文边界条件按照围内暴雨、西江洪水和下游暴潮三种因素进行考虑，其中围内暴雨+西江洪水+下游暴潮的极端情形极少出现，为此只对下面两种组合进行分析：
（1）围内暴雨遭遇西江洪水
上游来水取20年一遇的设计洪水，西江洪区水位高于水闸关闸水位，西江洪区沿线水闸关闭，泵站开启。天沙河、会城河设计洪水采用暴雨径流的综合单位线法和推理公式法计算（20年一遇），礼东围（入礼乐河）、礼西围（入礼乐河）、三江一联围（入新前水道）、三江三联围（入新妇河及新前水道）、梅大龙泉围（入新妇河）等围内洪水按设计暴雨平均排除法计算（10年一遇），下游潮区外江潮型选用2年一遇潮水位过程线，根据区内地势和工程地理位置，本次下游外水位过程线采用三江口潮位资料，经选择1957年9月22～24日潮位过程线较为不利，因此将该条潮位过程线作为下边界条件。
（2）围内暴雨遭遇下游暴潮
围内暴雨遭遇下游暴潮时，上游边界为西江的常水位水位过程，西江潮汐类型为不规则半日潮，涨潮历时短，落潮历时长，涨潮潮差小，落潮潮差大，涨潮流速相对较小，落潮历时相对较大，大潮期涨潮期历时约占1/3，涨落潮历时比约为1：2。围内暴雨遭遇下游暴潮时，围内设计洪水与围内暴雨遭遇西江洪水工况时相同，下游潮区水位高于水闸关闸水位，潮区沿线水闸关闭，泵站开启。
下游潮区外江潮型选用5年一遇潮水位过程线，根据区内地势和工程地理位置，本次下游外水位过程线采用三江口潮位资料，经选择2008年6月6日~9日潮位过程线较为不利，因此将该条潮位过程线作为下边界条件。
4.1.2 模型计算成果
根据计算，当围内暴雨遭遇西江洪水时，通过调度关闭西江洪区水闸，开启洪区泵站，下游潮区水闸根据外江潮位情况适时启闭，各易涝区调度后的围内最高水位相比没有调度时能有效降低0.15~0.23m，见表1。
表1 围内暴雨遭遇西江洪水时调度前后对比表
根据计算，当围内暴雨遭遇下游暴潮时，通过调度关闭潮区水闸，开启洪潮区泵站，洪区水闸根据外江潮位情况适时启闭，各易涝区调度后的围内最高水位相比没有调度时能有效降低0.16~0.26m，见表2。
表2 围内暴雨遭遇下游暴潮时调度前后对比表
模型计算结果表明，通过合理调度江新联围水闸和泵站工程，可有效降低易涝区的水位，提高区域应对洪、潮和暴雨灾害的能力。
4.2 水环境调度分析
在上述水动力分析的基础上，考虑通过调度水系内的工程，调节围内的水系河道流向，提高水流速度，加快区域内的水体循环，改变水体环境。其方案是围内初始水位取0.8m景观水位，当下游退潮时，关闭上游洪区水闸，开启下游潮区水闸，排水入银洲湖，尽可能的降低围内水位；当下游涨潮时，关闭下游潮区水闸，开启上游洪区水闸，引西江水进入江门水道水系，通过一排一引，充分达到水体循环和置换的效果。
5.联合调度组织者
当前水系的调度运行工作缺少一个从全局角度去统筹协调的组织者，对此，笔者梳理了目前水系内涉及到的各有关部门，提出由江新联围管理处作为组织者去承担联合调度的统筹协调工作。首先，江新联围管理处长期负责江新联围大堤的日常运行管理工作，对于水系的全局有较为深入的了解；其次，作为专业的水利工程管理单位，相比其他基层水管单位，单位内部有众多的中高级工程技术人员，在技术力量方面有较大的优势；此外，作为市级部门，协调指挥各县级行政区的调度工作相对较为顺畅，便于从全局去开展联合调度工作，也正是在此背景下，江新联围管理处组织了项目组对水系进行了研究分析。
6.结语
综上所述，江新联围水系联合调度无论是在技术上还是在组织上均是合理可行的，可以有力的优化整合资源。从技术分析，其调度分为水安全和水环境调度两部分，其中水安全调度以防洪工况、防暴雨排涝工况、防潮工况以及洪潮或洪雨组合工况等为主；水环境调度主要是通过利用潮汐动力，对区域内的水体进行充分置换，并改变水体的流向流态，加大流速，从而达到改善水环境效果；从调度组织上，水系联合调度的组织者可由江新联围管理处承担，并利用江新联围管理处已建成信息化系统，整合现有的信息资源，构建信息共享平台。
参考文献
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论文作者:何雄1,方铭锋1,周元2,胡戈行1
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第20期
论文发表时间:2018/11/14
标签：水系论文; 西江论文; 水闸论文; 下游论文; 暴雨论文; 潮位论文; 水位论文; 《建筑学研究前沿》2018年第20期论文;