沙潁河近期治理工程調洪演算方案探討

從加固筑壩到治理隊伍沙迎河是淮河的最大支流。國家、河南、安徽和其他省份一直非常重視沙堯河的管理。1949年以來,先后在上游山區修建了昭平臺、白龜山、孤石灘、白沙四座大型水庫,漯河以西修建了泥河洼滯洪區,對控制上游山區洪水起到了一定作用。對沙潁河干流堤防進行了培修加固;此外,為增加沙潁河的洪澇水出路,開辟了茨淮新河,設計分洪2000m3/s。1991年江淮大水后,針對淮河流域防洪體系暴露出的問題,國務院及時召開了治淮治太會議,作出了《國務院關于進一步治理淮河和太湖的決定》,確定了以防洪除澇為主要內容的近期治淮19項骨干工程,沙潁河近期治理工程為其中之一。由于豫、皖兩省在沙潁河周口控泄流量問題上分歧較大,治理規劃方案的技術協調難度也大。自1985年以來,水利部淮委及中水淮河工程有限責任公司做了大量的分析研究工作,現兩省對沙潁河治理的迫切性已達成共識,《沙潁河近期治理工程可行性研究報告》已分別于2004年8月通過水利部審查、2004年12月通過中咨公司評估。1流域降水與洪水沙潁河發源于河南省伏牛山區,流經平頂山、漯河、周口、阜陽等四十個市縣,于安徽省潁上縣沫河口匯入淮河,河道全長620km(見圖1)。沙潁河流域地形由西北向東南傾斜,沙河干流漯河以上三面環山,控制流域面積12580km2,山丘區面積約占四分之三,是沙潁河洪水的主要來源地;山區向平原區過渡帶為一廣闊的丘陵區,東南部平原地勢坦蕩開闊;周口以上流域呈扇形,控制面積25800km2,兩岸羽狀河系發育,支流眾多;周口以下、特別是省界以下流域呈帶狀,少有支流匯入。本流域暴雨多集中在汛期,一般發生在6～8月份,以7月份最多。洪水主要由暴雨形成,漯河以西沙河干流、北汝河、澧河上游是沙潁河流域暴雨中心多發地區,沙潁河周口以上洪水主要來源于漯河以西。周口以下汾泉河流域也是暴雨多發地區,由于汾泉河防洪除澇標準低,往往造成洪澇災害。2現有的防洪體系2.1座大型水庫1953年以來,沙潁河上游山區陸續修建了昭平臺、白龜山、孤石灘、白沙等4座大型水庫,常莊、尖崗等23座中型水庫和大量的小型水庫。大型水庫控制流域面積4011km2,總庫容19.38億m3,防洪庫容8.49億m3。這些水庫的建成,對于控制上游山區洪水,發展農業灌溉,防止水旱災害,保證農業高產、穩產,提高人民生活起了很大的作用。2.2設計滯蓄水量沙潁河流域現有泥河洼滯洪區,位于漯河以西30km的沙、澧河之間的低洼易澇地區,設計蓄水位68.0m,設計滯蓄水量2.36億m3。泥河洼自建成以來,共進洪43次,對有效控制漯河以上沙河干流、北汝河、澧河洪水起了很大作用。2.3沙私家車港沙潁河漯河以下河道全長393km,河槽寬度100～200m,深8～12m,現狀河道過洪能力從上到下均約3000m3/s,整個堤防的綜合防洪能力約10年一遇。受黃泛影響,沙潁河兩岸灘地淤高,灘地一般高出堤內地面1～2m。河道比降河南境內不到1/8000,安徽境內1/10000～1/20000。由于沙潁河河床、岸坡多為粉質砂壤土,經水流沖刷或浸蝕后河岸極易坍塌,岸坡失穩,使河勢發生變化,形成險工險段。3區域治理計劃3.1防洪和防止3.1.1水庫內山丘區面積存在自然大陸利益沙潁河流域上游雖已修建了4座大型水庫,23座中型水庫和眾多的小型水庫,控制了部分山丘區洪水,但現有水庫控制的山丘區面積仍不及整個山丘區面積的1/3。特別是漯河以西的北汝河、澧河支流干江河,是暴雨多發地區,兩河流域面積近7360km2,其上無洪水控制工程,兩河暴雨是漯河以西洪澇災害的主要成因。3.1.2沙下河堤岸現狀沙潁河流域無論是干流還是支流,防洪標準普遍偏低。漯河以下干流,現狀防洪標準約10年一遇。沙潁河干流岔河口以上安全泄量已達3000m3/s;漯河控制面積已是岔河口以上控制面積的4倍,河道安全泄量也是3000m3/s;周口的控制面積已是岔河口以上控制面積的8倍,河道安全泄量仍只有3000m3/s。省界以下干流河道安全泄量也只有3000m3/s左右。由于歷史原因,沙潁河堤防堤線不盡合理,堤距寬窄不一,堤線局部不連續甚至還沒堤防,個別堤段堤內外溝塘較多。每遇洪水,堤基、堤身滲漏、管涌、堤防邊坡失穩、坍塌現象較為嚴重。據統計,沙潁河現有堤防及河岸險工共200多處。3.1.3防洪保護區安全分析沙潁河兩岸堤防涵閘多為1980年以前所建,設施老化,砼碳化,洞身短,閘門、啟閉機毀壞現象嚴重,汛期常發生險情,嚴重威脅著防洪保護區的安全。特別是干流節制閘樞紐經幾十年運行,工程結構老化、砼碳化嚴重。3.1.4堤東南角場壩地沙潁河萬福溝口以下,各段堤防堤距差異較大,寬的達2～3km,窄的只有200m左右,堤外灘地上群眾筑圩保莊保地,共形成97個圩區,內有人口9.93萬,耕地10.5萬畝。這些圩堤大部分臨河,外無灘地,現有圩堤高程較高,除1954年和1975年大水部分破圩行洪外,一般洪水年份未破圩,對河道行洪影響較大。3.2加固洪水工程沙潁河近期治理規劃以防洪為主,應繼續貫徹“上下游兼顧,蓄泄兼籌,統一規劃,統一治理”的原則,在已建水庫及泥河洼滯洪區的基礎上,進一步修建山谷水庫攔蓄山區洪水(近期修建燕山水庫,遠期增建下湯水庫和前坪水庫),并充分利用洼地自然滯洪,合理確定漯河、周口的泄流規模,應實施沙潁河干堤加固工程,以提高沙潁河本干的防洪標準,增強防災減災能力,促進沙潁河兩岸社會經濟穩步發展。考慮到沙潁河的現狀及治淮的總體部署,沙潁河近期按20年一遇防洪標準治理,遠期再提高到50年一遇。3.3水利與防洪的分析計算3.3.1白合成同頻率,有以下幾種漯河以上設計洪水考慮3種地區組成:①北汝河襄城以上與漯河同頻率,其它相應,以1982年為典型;②沙河白龜山以上與漯河同頻率,其它相應,以1957年為典型;③澧河何口以上與漯河同頻率,其它相應,以1975年為典型。阜陽以上設計洪水考慮2種地區組成:①周阜區間與阜陽同頻率,周口以上相應,以1954年為典型;②漯周區間、周口、阜陽同頻率,其它相應,以1957年為典型。3.3.2提高林分質量,加強河道的基礎治理近期規劃工況(見圖2)主要是:①在澧河支流甘江河上新建燕山水庫,并對澧河河道進行治理,使澧河防洪標準提高到20年一遇;②北汝河、漯河以上沙河干流維持現狀;③泥河洼設計滯洪庫容2.36億m3,馬灣進洪閘現設計最大進洪流量1730m3/s,規劃再擴建750m3/s。3.3.3主要調洪演算結果沙潁河的調洪演算,上游山區主要考慮已建的昭平臺、白龜山、孤石灘、白沙等4座大型水庫及近期擬建的燕山水庫。為控制漯河站的下泄流量,漯河以上還需充分利用泥河洼滯洪區滯洪及湛河洼、灰河洼、唐河洼等自然洼地臨時滯洪,根據調洪演算結果合理確定漯河泄量、周口泄量。漯河以上調洪演算結果及漯河控泄流量:漯河以上調洪演算主要研究了三種洪水組成,漯河泄量分別研究了2500、3000m3/s方案。二個方案基本都能滿足20年一遇防洪要求。鑒于漯河～周口河段現狀行洪能力已基本達3000m3/s,1951年以來,漯河下泄流量也有多次達到或超過3000m3/s,因此沙潁河近期治理漯河～周口河段設計流量仍維持3000m3/s。阜陽以上河道調洪演算結果及周口控泄流量:漯河泄流分兩種情況,即控泄流量3000m3/s和采用反控制調節(最大泄量不超過3000m3/s)。漯河泄流反控制方法是根據預報的漯周區間來水和漯河下泄流量判斷,在周口泄流將要超過設計流量時,漯河泄量采用反控制調節,以保證周口泄流不超過設計流量,即漯河下泄流量=min(Q周口設計流量-Q漯周區間來流,3000)。流量計算調洪演算結果周口泄量近期工程分別研究了3000、3250、3500m3/s方案。漯河控泄流量3000m3/s方案調洪演算結果說明,盡管漯周區間蓄量較大,但當泥河洼尚未蓄滿時,此方案不盡合理。而且現在要在漯周區間興建滯洪區的難度是很大的,因此,漯河控泄流量3000m3/s方案難以實施。從實踐蓄量角度分析漯河泄量采用反控制調洪演算結果(見表3-1),漯周區間可以不分洪。周口泄量3000m3/s方案。漯河以上有1.11億m3臨時滯蓄量,漯河以上洼地難以承受;3500m3/s方案漯河以上臨時滯蓄量較小,但周口泄量較大,加大了對淮干的壓力;3250m3/s方案漯河以上洼地蓄量0.69億m3,湛河洼、灰河洼、唐河洼尚可容納。由此近期治理工程推薦周口泄量3250m3/s漯河反控制調節的規劃方案。3.4大交叉口下泄流量本著蓄泄兼籌的治淮方針,充分發揮現有工程的作用,盡可能利用水庫和泥河洼滯洪區調蓄周口以上洪水,并適當增大周口下泄流量。根據水文水利計算和規劃,沙潁河近期治理工程按20年一遇周口控泄3250m3/s,以沙潁河干流堤防防洪為重點,干流堤防采用沿原堤加高加固方案,并適當興建部分洼地排澇站,完善堤防管理以及水文設施等非工程措施,使沙潁河漯河以下干流綜合防洪能力近期達到20年一遇,為區域經濟的可持續發展創造良好的防洪保障。4從管理上看,基于“蓄泄兼籌”的治理,有利于提高下游的防洪標準沙潁河流域是淮北支流中防洪問題最突出的地區,現有防洪標準低,防洪壓力大,沙河右堤防洪保護區是淮河中游僅次于淮北大堤的第二大防洪保護區,是豫皖兩省的主要農業產區,工業發展也很迅速,流域內公路、鐵路交通都比較發達。由于現有防洪標準與兩岸保護區的重要性不相適應,洪澇災害已成為制約流域內社會經濟可持續發展的一個重要因素。隨著防洪保護區內國民經濟的進一步發展、城市建設水平的迅速提高,對防洪