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滁河襄河口以上2020年洪水应对措施思考

2020-12-26琼,彭

人民长江 2020年12期
关键词:干流河口堤防

游 中 琼,彭 兴

(长江勘测规划设计研究有限责任公司,湖北 武汉 430010)

1 滁河流域洪水灾害

滁河流域位于长江与淮河之间,系长江下游左岸的一级支流,干流基本上平行于长江,沿途流经安徽省的合肥市、马鞍山市、滁州市和江苏省南京市,于江苏省大河口汇入长江,全长269 km,流域面积约8 000 km2(安徽境内6 250 km2,江苏境内1 750 km2)[1-3]。滁河左岸有8条主要支流入汇,右岸有5条分洪道。流域水系分布见图1。

流域内有滁州市及其下辖全椒、来安县和南京江北新区,人口约有300万人;有扬子乙烯、全椒柴油机厂等国家大型骨干企业;有津浦铁路、京沪高铁,扬子乙烯、南化、南钢3条铁路专用线,宁洛、合宁、滁马等高速公路,G104,G312,G205等国道。

滁河流域山区占29%,丘陵占59%,平原圩区占12%。当全流域普降暴雨时,几乎90%面积产生的洪水会迅速汇集于只有约10%左右面积的圩区,致使圩区易发生洪涝灾害。21世纪以来,就发生了2003年7月、2008年7月、2015年6月、2020年7月几场大洪水。2003年破圩39个,2008年受灾人口约105万人,直接经济损失超30亿元;2015年受灾约59万人,直接经济损失超10亿元;2020年全椒县受灾人口约8.6万人,直接经济损失约3.15亿元。

2 流域防洪基本情况

2.1 流域防洪标准

根据水利部2006年批复的《滁河流域防洪规划(2004年修订)》:滁河流域总体防洪标准为1991年6月的实际洪水(约20 a一遇);滁州市城区、六合区城区、南京化学工业园区的防洪标准为50 a一遇;全椒、来安县城的防洪标准为20 a一遇;以后可根据经济社会发展情况适当提高防洪标准[1-2]。

2.2 防洪体系建设情况

目前,滁河流域已基本形成了以堤防为基础,分洪道、蓄滞洪区、支流水库和河道整治等工程措施与防洪非工程措施相结合的综合防洪体系[2-3]。

(1) 堤防。堤防是滁河防洪的基础,包括干堤、主要支流堤防、分洪道堤防等,总长966.4 km(其中安徽省堤防长521.1 km、江苏省堤防长445.3 km)。至2019年底,滁河干流、4个蓄滞洪区、分洪道、支流襄河全椒城区段和清流河滁州城区段等共约428 km堤防已基本完成达标建设,干流尚有历次洪水后应急处理的部分堤防未进行加固建设,支流及撇洪沟堤防防洪能力偏低。

图1 滁河流域水系及水文站网分布示意Fig.1 Hydrological stations and rivers in Chuhe River Basin

滁河干流各控制断面设计洪水位见表1。

表1 滁河干流各控制断面设计水位Tab.1 Designed water levels at controlled stations in mainstream of Chuhe River m

(2) 分洪道工程。滁河流域5条分洪道设计标准及建设情况见表2。通过滁河近期防洪治理工程实施,除驷马山河因切岭段未扩挖到位而未达到规划泄流能力(规划条件下的现状过流能力约800 m3/s)外,其余4条分洪道泄流能力均已达到规划标准。

(3) 蓄滞洪区。流域安排了4处蓄滞洪区,分别为荒草二圩、荒草三圩、蒿子圩(安徽省、江苏省各一个)、汪波东荡,基本情况见表3。蓄滞洪区总面积19.5 km2,总蓄洪容积9 725万m3,区内均无常住人口。

表2 滁河分洪道基本情况Tab.2 Conditions of flood diversion channels in Chuhe River

表3 滁河流域蓄滞洪区基本情况Tab.3 Flood detention areas in Chuhe River Basin

(4) 水库。滁河流域已建大中型水库23座,总库容10.12亿m3,水库总集水面积1 868 km2。其中防洪作用较大、纳入滁河洪水调度方案的水库有黄栗树、沙河集、城西、屯仓、金牛山等5座,集水面积共1 041 km2,总库容6.75亿m3,防/滞洪库容约2.5亿m3。水库大多以灌溉、供水为主要任务,具有一定的滞洪削峰作用,基本情况见表4。

表4 滁河流域具有防/滞洪作用的5座大中型水库基本情况Tab.4 Five middle and larger reserviors having flood control function in Chuhe River Basin

(5) 干流控制闸及河道整治。滁河干流自上而下建有晋集闸、襄河口闸、汊河集闸、三汊湾闸和红山窑闸,基本情况见表5。襄河口闸除险加固工程实施于2002年。

表5 滁河干流主要节制闸基本情况Tab.5 Controlled sluices on mainstream of Chuhe River m3/s

(6) 防洪非工程措施。初步建立了适应目前防汛需要的水情信息系统,水情监测预报基本满足防洪需求;洪水作业预报方案初步形成;每年批复干流及分洪道节制闸、支流防洪水库汛期调度运用计划。

2.3 流域现状防洪能力

按照目前防洪工程建设情况,滁河干流现状防洪能力在晋集闸以上达到10 a一遇、以下基本达到20 a一遇[2,4]。流域出现实测最高洪水位时,充分利用分洪道及干流河道泄流能力,配合蓄滞洪区合理运用,干流绝大部分堤防通过防守能保住。

3 2020年滁河襄河口以上洪水

2020年6月10日至7月20日梅雨期,滁河流域有3次主要暴雨过程:分别是6月11~16日、6月27~28日、7月11~20日,其中以7月11~20日暴雨最为严重。6月10日至7月20日,襄河口以上区域总面雨量为801 mm,和县石杨镇幸福站的降雨量达到997 mm;7月11~20日面降水量383 mm,肥东县梁园河站累积降雨量达到481 mm;7月17日全椒县孤山站最大日降雨量达到184 mm。7月中旬襄河口以上区域最大3 d暴雨累积雨量笼罩面积统计值见表6。高强度、长历史时降雨,造成河道水位暴涨,不断刷新历史最高值,梁园—襄河口闸段除古河站外,其余各站均超过了之前的历史最高水位(见表7),集中晋集闸上超历史最高水位0.73 m。

表6 2020年7月18~20日襄河口以上累积雨量覆盖面积Tab.6 Accumulated rainfall covering area at upstream of Xianghekou from July 18 to July 20,2020 km2

表7 2020年7月滁河襄河口闸以上各测站水位特征值Tab.7 Characteristic water level at controlled stations at upstream of Xianghekou

7月19日凌晨,荒草二圩、荒草三圩2个蓄滞洪区相继破圩进洪,襄河口闸上水位在分洪后出现短时下降,后又随着上游洪水的到来复涨,很快超过2015年的实测最高值14.39 m,达14.76 m。

4 高洪水位原因分析

滁河襄河口以上2003,2008,2015年和2020年暴雨洪水特性对比见表8。

表8 滁河襄河口闸以上2003,2008,2015,2020年洪水特性对比Tab.8 Comparison of flood characteristics at upstream of Xianghekou in 2003,2008,2015 and 2020

从表8中可以看出:滁河2015年6月洪水和2020年7月洪水,暴雨中心均位于襄河口闸以上[2,5],高洪期间闸下游晓桥站最高水位基本相当,但同期长江干流南京站平均水位2020年远高于2015年。

下面以2015年和2020年洪水为例来分析2020年襄河口以上超历史高洪水位出现的原因。

(1) 干支流来水。根据测站分布情况,以高亮集站为滁河干流流量代表站,襄河站为支流襄河流量代表站,考虑高亮集站1 d洪水传播时间,两站及合成流量过程见图2。从图2中可以看出,2020年襄河口闸以上干支流来水均大于2015年,则叠加后的洪峰流量差值为463 m3/s。

图2 襄河口闸以上2015,2020年干支流洪水过程比较Fig.2 Comparison of flood process in 2015,2020 at upstream of Xianghekou

(2) 干流及分洪道下泄能力。滁河襄河口以上洪水,主要通过干流襄河口闸和驷马山分洪道乌江闸下泄。2015,2020年洪水襄河口闸、乌江闸及两闸合成(考虑1 d洪水传播时间)下泄流量过程见图3。从图3中可以看出:与2015年相比,2020年乌江闸下泄流量增大(2015年乌江闸改扩建工程尚未实施完成,当时的设计泄流能力为500 m3/s),襄河口闸下泄流量减小,两闸合成下泄流量略大。

图3 2015,2020年襄河口闸与乌江闸下泄洪水过程比较Fig.3 Comparison of flood discharge from Xianghekou sluice and Wujiang sluice in 2015,2020

从上述干支流来水、下泄过程比较可以看出,在荒草二圩、荒草三圩都分洪运用、襄河口闸和乌江闸联合下泄流量基本相当的情况下,襄河口以上河道在2020年洪水中出现了比2015年更高洪水位的原因主要还是干支流来水偏大。

5 今后洪水应对措施思考

2020年7月中旬,受持续强降雨和上游来水影响,滁河水位急涨,襄河口闸上水位在7月18日24 h内由12.37 m暴涨至14.30 m,19日01∶00水位达14.33 m,逼近2015年的历史最高水位14.39 m。03∶00左右荒草二圩、荒草三圩破圩分洪,12∶00水位回落至13.81 m后水位复涨,至20日18∶00达到最高水位14.76 m,超设计水位约1.0 m。在本次洪水中,全椒县水毁工程达216处,其中堤防漫堤、渗漏、塌方、决口险情超百起,滁河一级站泵房被淹。

针对2020年洪水中襄河口闸以上防洪出现的问题,建议今后可采取下列措施加以缓解。

5.1 坚持以泄为主的方针,扩大下泄能力

(1) 改扩建襄河口闸、襄河口-晓桥段河道整治,增大滁河干流下泄能力。近年来,滁河晋集闸以上河道整治、闸坝改扩建工程陆续实施,洪水下泄能力增强。如刘桥坝闸过流能力由2016年前的270 m3/s提高到了现状680 m3/s。襄河口闸的下泄能力在减弱,2015年和2020年洪水中,闸上最高水位分别为14.39,14.76 m,相应闸下游晓桥站的水位分别为11.83,11.81 m,而襄河口闸的下泄流量分别为585,406 m3/s,在下游晓桥站水位基本相同的情况下,襄河口闸的下泄流量减少了约180 m3/s。上泄下顶情况下,加大了襄河口闸上的防洪压力。

襄河口闸设计泄流能力为700 m3/s,但在2015,2020年洪水中的下泄流量均远小于设计值。在2020年洪水中,若在防洪最紧张时,襄河口闸能增加300 m3/s下泄流量达到设计泄流能力,即使不考虑前期降低河道水位的作用,亦可再降低闸上水位约0.4 m。

襄河口闸下至晓桥河段,局部河道弯曲近60°,同时因涉及安徽、江苏两省,河道整治工程一直未能实施,部分河段淤塞严重(自襄河口闸下往下游的典型断面见图4)。2008年滁河防洪治理近期工程可行性研究中复核该段河道过流能力300~400 m3/s,成为滁河中游泄洪瓶颈,导致襄河口以上洪水下泄困难。

通过改扩建襄河口闸,对襄河口闸—晓桥河段按 相应过流能力清障、疏浚,扩大滁河干流的泄流能力,可降低襄河口闸上水位0.4 m以上,效果明显。

(2) 实施驷马山分洪道切岭段达标建设、改建乌江泵站,扩大分洪道泄流能力。驷马山分洪道是襄河 口闸上洪水的主要泄流通道,出口河段的乌江闸设计规模是1 000 m3/s。在2020年洪水中,虽面临长江持续高洪水位顶托影响,但由于闸上水位抬高,依靠上下游水位差,在驷马山分洪道切岭段尚未按规划规模实施的情况下,乌江闸的泄流能力就已达到了设计规模。若驷马山分洪道能按照设计规模实施完成,将更有利于排洪降低滁河干流水位。

图4 襄河口闸下典型断面示意(顺序向下游截取)Fig.4 Typical river sections at downstream of Xianghekou

驷马山引江工程渠首乌江枢纽包括抽水站、节制闸和船闸各1座。目前节制闸、船闸改扩建工程已经实施完成,在分洪道规模已经确定的条件下,再实施节制闸扩建工程,在长江高洪水位时依靠自排分泄滁河洪水入江的潜力不大,可考虑将现有的提水泵站(提水能力138 m3/s)改建为双向抽水泵站,在滁河防洪非常时期扩大驷马山分洪道泄洪入江能力。

(3) 利用襄河与清流河之间现有撇洪沟渠,开辟新的泄洪通道。襄河与下游的土桥河通过土桥西撇洪河建立了水力联系,土桥东撇洪河与汪郢新河之间有渠道相连,同时,西官圩内部分排水渠与襄河仅堤防相隔。通过建设排水闸、站,实施水系连通工程,可以在襄河上开辟新的泄洪通道,在襄河口闸上防洪形势紧张时减少进入干流的洪水,在非汛期时可以引襄河水入渠系增加圩区内可利用水量。

5.2 增加上游调蓄能力,减少高洪水期汇入干流的水量

(1) 高水时限制泵站抽排,减少入河水量。据统计,滁河襄河口以上现有排涝泵站装机约1.8万kW、设计抽排能力超过150 m3/s。每到汛期,这些泵站基本上都会全力抽排。遇2020年这种上游型洪水,为保证沿岸圩区堤防安全,建议对泵站抽排应设置限排条件,减少高洪时入河水量。 (2) 结合水资源利用,发挥已建水库拦滞洪作用。滁河襄河口以上,目前已经建成了黄栗树大型水库,岱山、管湾、袁河西、长山、昭关、马厂、三湾、赵店、半边 月、夹山关等中型水库。黄栗树水库在历次洪水中均发挥了拦蓄洪水作用,几个中型水库控制集水面积约520 km2、调洪库容可达约1.1亿m3(2020年洪水中各水库拦洪量有待确认)。今后可根据水文预报,结合水资源综合利用,研究这些水库的防洪运用方式,充分发挥它们的滞洪作用,减轻下游洪水压力。

6 结 论

滁河流域洪水具有时空分布不均、降雨强度大、洪水峰高量大的特点,长江发生大洪水时滁河干流将持续维持高洪水位。2020年7月,受持续强降雨影响,在荒草二圩、荒草三圩分洪运用条件下,滁河襄河口以上河段几乎全线超历史最高水位。2020年襄河口以上出现历史最高洪水位的原因主要在于来水偏大。

为应对襄河口闸上类似2020年洪水,应通过扩大下泄能力、增加上游调蓄等措施来缓解防洪压力。扩大下泄能力的措施包括:通过改扩建襄河口闸、襄河口—晓桥段河道整治,增大滁河干流下泄能力;实施驷马山分洪道切岭段达标建设、改建乌江泵站,扩大分洪道泄流;利用襄河与清流河之间现有撇洪沟渠,开辟新的泄洪通道。增加上游调蓄的措施包括:高水时限制泵站抽排,减少入河水量;结合水资源利用,发挥已建岱山、袁河西等中型水库拦滞洪作用。

其他措施如调整上下游控制水位、协调干流整体泄流能力、加强流域水工程联合调度等,可在今后的流域防洪规划、工程设计过程中加以分析研究。

说 明

本文2020年水文要素的统计分析源自报汛数据。

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