湖南省沅水尾闾地区防洪减灾体系探析

付晓龙

(中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司，湖南 长沙 410014)

1 概况

沅水是洞庭湖水系四水之一，发源于贵州省东南部，全长1028km，总落差1033m，总流域面积90000km2。沅水属长江一级支流，是长江中下游水量最大的支流，汛期水量占洞庭湖水系中湘江、资江、沅江、澧江等四水入湖总量的45%～55%。沅水径流主要由降水形成，径流特性与降水特性基本一致，即年内、年际分配不均，丰、枯季节流量相差较悬殊。近年来，受厄尔尼诺现象和拉尼娜现象的影响，气候异常，洪灾频发。沅水流域1995年、1996年、1998年、1999年、2003年、2014年多次出现大洪水，给下游尾闾地区带来了严重的洪涝灾害。

《长江流域综合规划(2012—2030年)》明确了长江沿线及其支流各水库的防洪保护任务。五强溪水电站位于沅水下游，是一座具有发电、防洪、供水和渔业开发等功能的大型水库[1]。坝址控制集雨面积83800km2，占全流域面积的93%[2]，是洞庭湖水系中控制性能最好、控制洪量最大的水库，对沅水尾闾地区防洪作用举足轻重。水库防洪高水位为108m，防洪库容为13.6亿m3，在凤滩水库2.8亿m3防洪库容配合下，可使沅水尾闾地区防洪标准由当时的5年一遇提高到20年一遇[3]。五强溪工程初步设计阶段，大坝、闸门等枢纽建筑物，按正常蓄水位110m条件设计，为进一步挖掘五强溪水库防洪潜力留有余地。

随着社会经济发展，沅水流域下游常德市区、桃源县、汉寿县人口，以及地区经济均发生了较大变化，五强溪水库防洪能力有待提高。下文在比较分析扩大五强溪水库防洪库容和下游堤防工程建设的基础上，旨在对尾闾地区防洪体系建设提出合理化建议。

2 沅水尾闾地区防洪形势及问题

沅江流域在湖南省已建大中型防洪水库8座：托口、五强溪、蟒塘溪、凤滩、竹园、黄石、白云、深子湖。前汛期，防洪库容为12.60～21.45亿m3；后汛期，防洪库容为0.70～11.53亿m3。8座水库中，对沅江干流主要防洪对象起到控制作用水库有3座：托口、五强溪和凤滩。12个堤垸，堤防全长422km。其中，沅澧垸和沅南垸2个重点垸，堤防总长232.46km；善卷垸，堤防全长35.93km；桃源县城区的漳江垸、浔阳垸、桃花垸、重要工业基地的陬溪垸，堤防全长65.41km；车湖垸、木塘垸、麦市垸、沙萝垸等4个堤垸，堤防全长73.47km。蓄滞洪区主要有围堤湖垸，蓄洪面积36.7km2，有效蓄洪总容量2.37亿m3，堤防长15.13km。目前，蓄洪垸堤防均已达标。

由于水文形势的变化，虽然洞庭湖二期治理工程已实施，但沅江尾闾洪道允许泄量未达到流域防洪规划的远景目标23000m3/s，本次复核的结果依旧为20000m3/s。

3 防洪体系方案拟定

沅江流域尾闾地区涉及常德市武陵区、鼎城区、桃源县和汉寿县，堤垸共计12个，区域内总人口226万人，耕地188万亩。常德市沅澧垸的武陵区与德山经开区，设防标准为100年一遇；善卷垸的城区段，设计标准50年一遇；桃源县城区的漳江垸、浔阳垸、桃花垸、重要工业基地陬溪垸，设计标准为20年一遇。善卷垸非城区段与车湖垸、木塘垸、麦市垸、沙萝垸，以及重点垸沅南垸的非城区段、沅澧垸的非城区段堤防，设计标准为二期治理标准，此水位标准为1949—1991年实测的最高洪水位，作为设计水位。

本次测算，在五强溪发挥防洪作用的基础上，通过下游堤防工程建设，使下游防洪标准达到50年一遇。经洪水调节计算，得出发生50年一遇洪水时水库最大泄量，为下游河道治理及堤防工程建设提供依据，也为平衡上游库区移民搬迁工作和下游堤防工程建设二者之间的关系提供指导。

现状五强溪水库，正常蓄水位和防洪高水位均为108m，汛期为5—7月，防洪限制水位98m，现状防洪库容13.6亿m3。为更充分地发挥工程的作用，设计过程中，考虑适当留有余地。枢纽主要建筑物，例如大坝，按正常蓄水位为110m。五强溪水库的防洪能力，主要由五强溪水库的防洪特征水位，即防洪高水位、汛期限制水位，以及下游尾闾洪道安全泄量等几个因素决定。因此，根据尾闾地区的防洪要求、尾闾河道的安全泄量状况及五强溪水库工程实际情况，拟定五强溪水库扩大防洪库容研究比选方案。

各方案水库特征水位及相应的水库防洪库容见表1。

表1 各方案水库特征水位及相应防洪库容表

4 洪水调节计算

洪水调节主要通过洪水过程线、库容曲线和泄流曲线通过水量平衡公式计算[4]。本次洪水调节计算主要有2个目的：①提供回水计算的边界条件；②计算各方案。为了达到尾闾地区50年一遇防洪标准时最大泄量，为下游尾闾地区堤防等河道工程措施建设提供必要的前提条件。本次按照水库洪水调度运行方式进行洪水调节计算[5-7]，拟定的方式如下。

(1)五强溪坝址洪水达到20年一遇洪峰时，凤滩配合五强溪水库调度，采用对区间洪水补偿并适当考虑区间洪水预报误差的调度方式。

(2)方案1：遇50年一遇洪水时，保证五强溪坝前水位不超过108m，按洪水调节计算所得的最大泄量作为下游河道的安全泄量。

(3)方案2：遇50年一遇洪水时，保证五强溪坝前水位不超过110m，按洪水调节计算所得的最大泄量作为下游河道的安全泄量。

(4)方案3：遇50年一遇洪水时，保证五强溪坝前水位不超过112m，按洪水调节计算所得的最大泄量作为下游河道的安全泄量。

5 计算结果

对不同防洪高水位情况下的3个方案进行洪水调节计算，得出的下游河道安全泄量成果，见表2。

表2 五强溪水库各方案洪水调节计算成果表(P=2%)

由表2可知，方案1，在五强溪水库和凤滩水库联合调度基础上，五强溪水库在现状防洪高水位情况下，下游河道安全泄量提高至25500m3/s，可使下游防洪标准提高至50年一遇。该方案枢纽工程无需改造，五强溪库区不增加新的淹没，但下游河道堤防需抬高3m左右，实施难度较大。方案2，五强溪水库防洪高水位抬高至110m，防洪库容可达到17.05亿m3，将下游河道安全泄量提高至23500m3/s，可使下游防洪标准提高至50年一遇。该方案枢纽工程无需改造，五强溪库区会增加一定的淹没，下游河道堤防需抬高1.5m左右，可实施性较大。方案3，五强溪水库防洪高水位抬高至112m，防洪库容可达到20.9亿m3，将下游河道安全泄量提高至22000m3/s，可使下游防洪标准提高至50年一遇，该方案枢纽工程需要改造，库区淹没损失较大，下游堤防需抬高1m左右，实施难度较大。

6 结论与建议

由计算结果可知，方案2将防洪高水位抬高，下游通过堤防工程建设将安全泄量增加，下游防洪标准提高至50年一遇，无需进行改造，具有可行性。通过对沅水尾闾地区防洪体系整体研究，给出推荐方案，不仅对五强溪水库扩大防洪库容具有重要指导意义，同时为国内类似水库防洪库容调整提供借鉴。但由于资料有限，本文仅通过洪水调节计算确定防洪高水位和安全泄量之间的关系，定性分析了各方案的优劣。后续，若有充足资料，借助定量方法，分析淹没损失和下游堤防工程建设费用的回水计算及移民指标调查等，进而为五强溪水库扩大防洪库容提供更多科学依据。