洪泽湖溧河洼规划治理方案研究

2022-02-11 22:22李辉王江
工程建设与设计 2022年24期
关键词:洪泽湖防洪洪水

李辉,王江

(中水淮河规划设计研究有限公司,合肥 230601)

1 引言

溧河发源虹县山区,明代其下游在泗州城北约35 km处入塔影湖。塔影湖长约30 km,宽25 km。溧河西北入湖,湖东接汴河,下流自高家沟入淮。万历时,塔影湖成为洪泽湖的一部分。随着洪泽湖水位的上升,至乾隆时溧河洼成为洪泽湖西北的一部分。

20世纪50年代,溧河洼仅承担本地区面积为350 km2的内水排涝任务。1966年濉河实施调尾工程,使流域面积3598km2的奎濉河由直接入洪泽湖改为经溧河洼入洪泽湖;1966—1970年,大型人工河道新汴河的开挖使溧河洼增加来水面积6 562 km2;怀洪新河工程使溧河洼增加来水面积12 024 km2。目前,溧河洼总汇水面积约2.25×104km2,是汇入洪泽湖的洪水走廊。

2 现状行洪能力分析

溧河洼一直未经系统治理,近年来,溧河洼水情、工情发生较大变化,其内行洪障碍多,阻水十分严重,尤其是2003年、2007年的洪水,洪泽湖蒋坝水位最高为14.38 m、13.90 m,而溧河洼承泄的洪水难以通畅下泄,沿线水位均超16.0 m,部分圩堤漫圩、堤段渗水严重,溧河洼两岸及上游泗洪县城的防洪压力巨大。

由于溧河洼为洪水走廊,其洪水下泄能力不足,严重影响奎濉河、新汴河、怀洪新河防洪除涝效益的发挥。经复核,按各河除涝水位控制时,溧河洼20年一遇防洪水位超各河道防洪出口水位1.07~1.29 m;按防洪水位控制时,溧河洼3年一遇除涝水位超各河道出口水位0.22~0.46 m。

3 治理的必要性

3.1 存在问题

1)溧河洼为“洪水走廊”,下受洪泽湖水顶托,排水问题突出[1]。溧河洼仅承担本地区350 km2面积的内水排涝任务,上游水系调整后,使溧河洼承担了上游2.25×104km2的洪水汇入洪泽湖的洪水走廊。多年没有治理,淤积严重,芦草丛生,排水不畅,每年汛期洪水受洪泽湖水位顶托,沿岸倒灌防汛紧急。2003年和2007年,溧河洼高水位均超16.0 m,其中溧西七圩漫圩。溧西5条支河受水位顶托,部分堤段渗水严重,加大了溧河洼两岸支河堤防的防洪压力。

2)溧河洼多年未进行系统治理,防洪除涝问题突出。长期以来,溧河洼一直没有进行过系统治理,通道内渔网、水下坝等众多,行洪阻水严重,洪水下泄能力不足,使奎濉河、新汴河、怀洪新河防洪除涝效益的发挥。圩区泵站大多建于20世纪70年代初,设计标准低,机泵不配套、设备严重老化。

3)区域发展较快,防洪除涝体系不健全。泗洪县城位于奎濉河下游和洪泽湖上游,一旦遇淮河流域发生大洪水,洪泽湖水位较高,穿越县城的几条骨干河道奎濉河、老濉河、濉河、老汴河水位相应逼高,使得县城内部部分低洼地区排水困难,加上现状抽排动力不足,往往形成严重内涝。

3.2 治理的必要性

3.2.1 溧河洼治理是历次规划提出的要求

水利部淮河水利委员会编制的《加快治淮工程建设规划(2003—2007年)》和《关于加强淮河流域2001—2010年防洪建设的若干意见》中都明确提出进行溧河洼治理工程建设。

《淮河流域综合规划 (2012—2030年)》(国函〔2013〕35号)提出,重要支流防洪标准总体达到20年一遇,溧河洼位于洪泽湖西北部,有奎濉河、老濉河、新汴河、怀洪新河汇入,总集水面积22 184 km2,按奎濉河、新汴河、怀洪新河的近期排水要求扩大溧河洼排洪能力。设计排涝流量647~2 650 m3/s,设计排洪流量1 820~5 870 m3/s。

《淮河流域防洪规划》提出,溧河洼治理工程除涝标准为3年一遇,规划开挖七里沟—临淮头段湖内浅槽,降低沿程水位,以满足奎濉河、新汴河、怀洪新河的排水要求。

3.2.2 溧河洼治理是淮干洪水顺利入湖的必要保障

怀洪新河工程是淮河中游一项战略性骨干工程,是淮河防洪工程体系的重要组成部分,其功能是分泄淮河干流洪水,最大分泄流量2 000 m3/s,溧河洼是承泄怀洪新河的接力河道,溧河洼地区通畅排水是淮干洪水顺利入湖的必要保障;开辟冯铁营引河作为浮山以下行洪区调整工程的主要措施,缩短了淮干洪水行洪线路,缓解淮河干流浮山以下河道的防洪压力,但也使近半数洪水通过溧河洼就近入湖,加重了溧河洼地区的泄洪排涝压力,通过对溧河洼进行系统治理,可保证冯铁营引河分洪效果和淮干洪水通过溧河洼顺利入湖。因此,溧河洼治理是淮干洪水顺利入湖的重要保障。

3.2.3 溧河洼治理是解决自身防洪除涝问题的重要措施

溧河洼承担上游怀洪新河、新汴河、奎濉河、老濉河等4条河道的洪水汇入,是名副其实的洪水走廊。但由于溧河洼长期未进行系统治理,排水不畅,行洪断面不足,使上游支流及两岸圩区洪涝水排水困难,防洪除涝问题突出。2003年、2007年和2018年溧河洼高水位均超16.0 m,其中,2018年新老濉河水位均超过17.0 m。通过溧河洼进行系统治理,畅通洪涝水下泄通道,减轻解决溧河洼两侧圩区和泗洪县城的防洪除涝压力,使溧河洼地区防洪标准达到20年一遇,除涝标准达到3年一遇。

4 治理方案研究

4.1 设计标准

1)防洪标准:20年一遇;满足奎濉河、新汴河和怀洪新河防洪除涝要求。

2)除涝标准:3年一遇。

4.2 工程规模与线路

4.2.1 工程规模

20年一遇防洪设计流量:七里沟—新汴河口1 820 m3/s、新汴河口—怀洪新河口2980m3/s、怀洪新河口~临淮头5870m3/s。

3年一遇除涝设计流量:七里沟—新汴河口647 m3/s、新汴河口—怀洪新河口1 210m3/s、怀洪新河口—临淮头2 650m3/s。

4.2.2 工程范围

溧河洼七里沟—临淮头段河道。

4.3 糙率取值

通过数学模型率定和参考溧河洼周边河道糙率值,综合取值七里沟—临淮头:现状主槽0.027 5,工程后主槽0.025,滩地0.06,苇地0.075。

5 治理方案研究

5.1 浅槽开挖水位控制条件

为降低七里沟、新汴河口水位,需对该段河道进行扩挖,以满足设计防洪除涝标准。河道分别按除涝水位和防洪水位作为控制条件,确定河道扩挖规模,在此基础上,推求各控制点相应的洪、涝水位,经分析比较后,确定采取的水位控制条件。

以除涝水位为控制条件扩挖七里沟—临淮头段湖内浅槽,七里沟、新汴河口、双沟、临淮头除涝水位均满足设计除涝水位要求。而七里沟、新汴河口洪水位分别为16.47 m、15.93 m,高出设计洪水位0.46 m、0.22 m。

以控制点防洪水位为控制条件扩挖七里沟—临淮头段湖内浅槽,七里沟、新汴河口、双沟、临淮头洪水位均满足设计水位要求,七里沟、新汴河口、双沟涝水位分别为14.40 m、14.28 m、13.91 m,低于设计除涝水位0.30 m、0.16 m、0.40 m,满足各支流除涝要求

因此,湖内浅槽扩挖以防洪水位作为控制条件,确定河道扩挖规模。

5.2 浅槽开挖方案分析论证

以七里沟、新汴河口和临淮头防洪水位作为控制条件,根据河道开挖中心线的布置方式,湖内浅槽扩挖可分为以下3个方案,方案一:怀洪新河口—临淮头段维持现状,七里沟—怀洪新河口段扩挖浅槽;方案二:怀洪新河口—临淮头段湖内实施清障,七里沟—怀洪新河口段扩挖浅槽;方案三:溧河洼全线扩挖方案。扩挖七里沟—临淮头段河道,通过全线扩挖,打通溧河洼内主要泄洪通道,使洪水尽快下泄至洪泽湖内。

5.2.1 设计规模

方案一:七里沟—新汴河口段河道开挖底宽270 m,底高程10.0 m,边坡1∶3;新汴河口—怀洪新河口段河道开挖底宽350~450 m,底高程10.0~8.0 m,边坡1∶3。河道开挖土方量3 195万m3,永久占地833.73 hm2(12 506亩),估算投资约31.01亿元。

方案二:七里沟—新汴河口段浅槽开挖底宽270 m,底高程10.0 m,边坡1∶3;新汴河口—怀洪新河口段浅槽开挖底宽350~300 m,底高程10.0~8.0 m,边坡1∶3。实施怀洪新河口以下非核心区清障,包括鱼塘、围网清除,清理隔埂等阻水建筑物,清障面积3 706.67 hm2(5.56万亩)。该方案浅槽开挖土方量2 235万m3,永久占地589.67 hm2(8 845亩),估算投资约23.72亿元,后续运行管理投资11.68亿元,总投资35.40亿元。

方案三:七里沟—新汴河口段扩挖底宽270 m,底高程10.0 m,边坡1∶3;新汴河口—怀洪新河口段开挖底宽350~245 m,底高程10.0~8.0 m,边坡1∶3;怀洪新河口—临淮头段浅槽开挖底宽245 m,底高程8 m,边坡1∶3。该方案开挖土方量3 418万m3,永久占地1 029.53 hm2(15 443亩),估算投资约28.36亿元。

5.2.2 方案比选

方案一

优点:(1)可以有效降低沿程除涝水位;(2)仅穿越缓冲区15.2 km;(3)施工水下方相对较少,减少施工难度;(4)对缓冲区影响较小,不影响湿地保护区的核心区。

缺点:(1)怀洪新河口上下游河道形成倒比降,影响水流流态;(2)浅槽开挖宽度宽,土方量大,投资多;(3)新汴河以下浅槽开挖外鱼塘分布密集,阻水严重。

方案二

优点:(1)有效降低沿程除涝水位,特别是降怀洪新河口水位达0.35 m;(2)怀洪新河口以下清障,有利行洪,同时有利于改善湿地保护区环境;(3)土方开挖量相对较少,投资相对较省。

缺点:(1)清障鱼塘面积大,失渔农民安置费用高;(2)清障影响缓冲区试验区,约26.7 km2,立项审批难度大,实施困难;(3)芦苇易复生,清障降低糙率难以达到设计值,后续持续投资大;(4)鱼塘隔埂清除施工难度大。

方案三

优点:(1)有效降低沿程除涝水位,特别是降怀洪新河口水位达0.48 m;(2)不存在倒比降问题;(3)浅槽水深超过3 m,芦苇难以生长,可达到降低糙率目的;(4)浅槽穿越缓冲区和试验区边缘,影响相对较小;(5)较方案二对保护区的影响程度小,立项审批难度相对较小。

缺点:(1)工程量大,临时占地多,投资较大;(2)怀洪新河口以下水下土方多,施工弃土运距远。

综合分析,本次溧河洼湖内浅槽扩挖采用方案三,即沿溧河洼西侧全线开挖浅槽。浅槽开挖七里沟—新汴河口段底宽270 m,底高程10 m;新汴河口—付圩沟口底宽350 m,底高程10 m;付圩沟口—怀洪新河口245 m,底高程10~8 m;怀洪新河口以下为245 m,设计底高程为8 m,开挖土方量为3 418万m3。

6 结语

本文通过对溧河洼现状存在的问题和建设的必要性进行分析,结合江苏泗洪洪泽湖湿地国家级自然保护区的分布,综合考虑工程建设对湿地的影响,洪涝水特性和溧河洼的地形特点,对溧河洼治理方案进行分析,提出了全段在西侧进行浅槽开挖的方案。

溧河洼综合治理工程,主要是打通溧河洼内泄洪通道,扩大洪水出路,降低洪水位,使之防洪标准达到20年一遇、除涝标准达3年一遇;满足奎濉河、新汴河、怀洪新河的排水要求;扩大溧河洼排洪能力,减轻泗洪县城的防洪除涝压力。工程的实施对保证溧河洼周边人民生命财产安全,促进区内工农业生产的发展有重要作用,其经济和社会效益亦十分显著。

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