入海水道二期工程河道开挖规模与洪泽湖周边滞洪区运用关系研究

2020-07-01何夕龙许慧泽季益柱

水利规划与设计 2020年7期

何夕龙，陈婷，许慧泽，季益柱

(中水淮河规划设计研究有限公司，安徽合肥 230601)

1 工程概况

1.1 入海水道二期工程

淮河入海水道西起洪泽湖二河闸，于滨海扁担港入黄海，全长162.3km。工程设计行洪能力2270m3/s，设有二河、淮安、滨海和海口枢纽及淮阜控制，在防御淮河流域2003、2007年大水中均发挥了重要作用。入海水道与入江水道、苏北灌溉总渠、分淮入沂等工程共同承泄洪泽湖以上15.8万km2的来水，使淮河下游泄洪规模扩大到15270～18270m3/s，在洪泽湖周边圩区滞洪的条件下，洪泽湖防洪标准从50年一遇提高到100年一遇。

《淮河流域防洪规划》将洪泽湖的防洪标准达到300年一遇作为防洪减灾目标。入海水道二期工程在一期工程的基础上，通过全线扩挖入海水道深槽、加高加固入海水道南、北堤防，扩建沿线各枢纽泄洪建筑物，使洪泽湖泄洪能力平均增加30%(其中洪泽湖水位14.0m以下增大34.8%)，配合入江水道、灌溉总渠和分淮入沂等工程将洪泽湖防洪标准从100年一遇提高到300年一遇。入海水道二期工程使淮河入海的能力得到了进一步加强和巩固，可减少洪泽湖周边滞洪区进洪机遇，为洪泽湖周边滞洪区调整创造条件。

1.2 洪泽湖周边滞洪区

1.2.1基本情况

洪泽湖周边滞洪区位于洪泽湖大堤以西，废黄河以南，泗洪县西南高地以东，以及盱眙县的沿湖、沿淮地区。滞洪区总面积1515km2(洪泽湖设计水位16.0m时)，滞洪库容为30亿m3，人口83万，涉及江苏省宿迁、淮安两市，耕地121万亩。该滞洪区建于1955年，建成后没有滞蓄过洪水，洪泽湖周边地区有圩区389个。

根据淮河流域防御洪水调度方案，遇1954年洪水需启用洪泽湖周边滞洪区滞蓄洪水，洪泽湖在运用洪泽湖周边滞洪区的条件下才能达到100年一遇防洪标准。因此，洪泽湖周边滞洪区是保障洪泽湖大堤及下游1700多万人口、2000多万亩耕地以及扬州、泰州、盐城等重要城市的重要措施之一，也是淮河中游防洪安全的重要保证。

1.2.2存在的主要问题

洪泽湖周边滞洪区内人口众多，且由389个大小不一圩区组成。安全建设相当滞后，溧东、洪泽湖农场、三河农场等圩区无进退洪控制工程，迎湖挡洪堤、隔堤等标准、规模都非常低，滞洪时，安全隐患大，通湖河道和圩区间无控制工程。另外，现状运用调度办法中把洪泽湖周边滞洪区当成单一的一次性全部滞洪运用，未针对具体情况和特点及流域洪水安排对滞洪区的要求进行滞洪效果及影响的运用研究。因此，滞洪区的启用、决策、调度和管理难度都非常大。

2 建设方案拟定

2.1 河道开挖规模的拟定

为分析入海水道二期工程河道扩挖规模与洪泽湖周边滞洪区运用的关系，结合滞洪区不同运用条件，按满足300年一遇洪水洪泽湖水位不超过16.0m的目标，拟定了四组扩挖方案。

方案一：河道扩挖规模尽量偏小，洪泽湖周边滞洪区全部滞洪。

方案二：在方案一基础上适当扩大规模，部分启用洪泽湖周边滞洪区滞洪。

方案三：进一步扩大河道扩挖规模，不启用洪泽湖周边滞洪区。

方案四：在满足工程管理要求和河道岸坡及堤防稳定的前提下(原则上保留河道滩地宽度50m)，尽量加大河道扩挖规模，不启用洪泽湖周边滞洪区。

2.2 周边滞洪圩区分区方案

洪泽湖周边滞洪区人口主要居住在高程14.5m右以上离湖较远圩区及坡地，约占总人口的85%；迎湖圩区地势较低，人口少，约占总人口的15%，集镇及重要设施也较少。

根据地形地域特点、行政区划、通湖河道堤防分隔状况、水利工程布置等诸因素，将洪泽湖周边滞洪区分为两个区。将迎湖地势低洼、滞洪效果明显的划为一区；离湖较远，地势较高，人口、集镇、重要设施多的划为二区。其中一区共122个圩区；二区包括剩下的217个圩区和坡地。具体分区情况见表1。

表1 洪泽湖周边滞洪区分区情况表

注：不包括12.5m以下规划还湖50个的圩区面积。

3 河道规模与滞洪区运用关系

3.1 调洪演算成果

拟定的四组河道开挖方案在洪泽湖周边滞洪区不同运用条件下洪泽湖300年一遇洪水调洪演算成果见表2。

方案一：河道开挖规模较小，在启用一区或不启用滞洪区滞洪时洪泽湖最高水位超过16.0m：只有全部用滞洪区滞洪才能够满足洪泽湖最高水位不超过16.0m的目标。

表2 调洪演算成果对比分析

注：滞洪区不滞洪时影响的面积、人口等数值为0。

图1 300年一遇现状和不同河道规模情况下洪泽湖最高水位对比图

方案二：若不启用滞洪区，洪泽湖最高水位超过16.0m；全部启用滞洪区和启用一区滞洪，能够满足洪泽湖最高水位不超过16.0m的目标。在启用一区的情况下，既能满足洪泽湖最高水位不超过16.0m的目标，淹没影响相对也较小。

方案三：在洪泽湖周边滞洪区不同分区运用条件下均能满足洪泽湖最高水位不超过16.0m的目标。特别是在不启用滞洪区的情况下，既能满足洪泽湖最高水位不超过16.0m的目标，又能为滞洪区调整创造条件。

方案四：在洪泽湖周边滞洪区不同分区运用条件下均能满足洪泽湖最高水位不超过16.0m的目标，但是河道开挖规模偏大。

3.2 影响分析

3.2.1洪泽湖水位影响分析

在洪泽湖周边滞洪区不同运用条件下，现状工况、入海水道二期工程四组河道开挖规模情况下，遇300年一遇洪水时，洪泽湖最高洪水位对比如图1所示。

入海水道二期工程建成后，遇300年一遇洪水，周边滞洪区全部滞洪，方案一～四洪泽湖最高洪水位15.92～15.34m，洪泽湖水位均未超过16.0m，满足300年一遇防洪要求；启用一区运用滞洪，方案一～四洪泽湖最高洪水位16.24～15.34m，方案一最高洪水位为16.24m，超过300年防洪目标16.0m水位，其余方案满足300年一遇防洪要求；若滞洪区不滞洪，方案一～四洪泽湖最高洪水位16.56～15.66m，方案一、二最高洪水位分别为16.56、16.11m，超过300年防洪目标16.0m水位，方案三和方案四满足300年一遇防洪要求。

由此可见，遇300年一遇洪水，扩挖入海水道对降低洪泽湖水位效果明显，周边滞洪区不同运用条件，对入海水道不同规模满足300年一遇洪水16.0m的目标有一定影响，河道扩挖规模越大降低水位效果越明显。

3.2.2滞洪面积和人口影响分析

入海水道二期工程建成后，遇300年一遇洪水，根据表2中分析影响成果，周边滞洪区全部滞洪，方案一～四洪泽湖周边滞洪区滞洪量25.30亿～19.13亿m3，滞洪面积1417.0～1235km2，影响人口约74.40万～59.90万人，影响耕地117.06万～103.13万亩，河道规模越大，滞洪量越小，滞洪影响的面积和人口逐步减少；周边滞洪区运用一区滞洪时，河道开挖的各个方案仅影响一区滞洪面积415km2、人口6.18万人、耕地45.73万亩，对300年一遇以下洪水，二区可不滞洪，可保护区内面积1025km2和约72万人；滞洪区不滞洪时，方案一和方案二水位超过16.0m，周边滞洪区仍需滞洪，方案三、四水位不超过16.0m，对周边滞洪区无影响。

因此，从各个方案之间比较，相对影响的面积和人口差别不大，但从全部启用或部分启用甚至不用洪泽湖周边滞洪区分析，影响的面积和人口差别很大。

3.2.3洪泽湖泄流能力分析

入海水道二期工程通过扩挖泓道进一步打开淮河下游出路，二期工程河道方案一扩大洪泽湖12.5～16.0m水位时的泄洪流量700～3520m3/s，扩大泄流能力11%～19%；方案二扩大洪泽湖12.5～16.0m水位时的泄洪流量700～4410m3/s，扩大泄流能力11%～24%；方案三扩大洪泽湖12.5～16.0m水位时的泄洪流量700～4830m3/s，扩大泄流能力11%～26%；方案四扩大洪泽湖12.5～16.0m水位时的泄洪流量700～5880m3/s，扩大泄流能力12%～32%。

3.2.4增量投资效益分析

工程建设估算投资包括入海水道二期工程和洪泽湖周边滞洪区建设投资，各方案总投资为270.4、308.5、328.0、355.3亿元。工程效益包括防洪效益、除涝效益及其他效益等，工程总效益24.7、34.2、38.8、41.3亿元。社会折现率取8%，各方案效益费用比1.51、1.84、1.96、1.93，都大于1.0。

方案二、三、四比方案一总投资分别增加38.1亿、57.6亿、84.9亿元，多年平均综合效益增加9.5亿、14.2亿、16.7亿元，增量投资的效益费用比分别为4.12、4.08、3.24；方案三、四与方案二比总投资分别增加19.5亿、46.8亿元，多年平均综合效益增加4.7亿、7.2亿元，增量投资效益费用比分别为3.99和2.52；方案二、三的增量投资效益费用比均远大于1.0。方案四与方案三比总投资增加27.3亿元，多年平均综合效益增加2.5亿元，增量投资的效益费用比分别为1.49，增量投资效果明显降低。增量投资效益费用分析对比见表3。

经效益费用比分析，方案三效益费用比最大为1.96，与方案一、二增量投资效益费用比分别为4.08和3.99，若工程再继续增加规模，增量投资效果下降。

表3 入海水道二期工程方案增量投资效益费用分析对比表

3.3 河道开挖规模

通过调洪演算及影响分析可以得到，方案二、三、四可以使洪泽湖周边滞洪区部分或全部解放出来，减少周边滞洪区的进洪机遇，为滞洪区调整创造条件。从河道开挖规模看，方案一开挖规模偏小，方案四开挖规模偏大，方案二、三可不同程度满足洪泽湖的防洪要求。

仅一区滞洪的条件下，方案二、三均满足300年一遇洪泽湖不超过16.0m目标；在周边滞洪区不滞洪的条件下，方案二300年一遇洪水位为16.11m，不满足洪泽湖防洪目标；方案三300年一遇洪水位为15.95m，满足洪泽湖防洪目标。

方案二利用一区滞洪才能满足300年一遇洪泽湖不超过16.0m的防洪目标，今后如果需要进一步调整滞洪区，将难以实现。方案三在周边滞洪区不滞洪的条件下仍能满足规划防洪目标，可增强洪泽湖洪水调度的灵活性，进一步减少周边滞洪区进洪几率，为洪泽湖周边滞洪区调整留有余地。本次综合洪水调度的灵活性、工程投资及防洪效益，研究分析河道扩挖规模方案三较为适宜，入海水道二期工程河道开挖设计流量为7000m3/s。