秦 勇
(陜西水環(huán)境工程勘測設計研究院 陜西 西安 710018)
三門峽水庫建成前,南山支流為沖淤平衡的地下河,入渭排泄暢通,洪澇災害較少。三門峽水庫建成運用后,特別是近年來潼關高程長期居高不下,庫區(qū)泥沙淤積迅猛發(fā)展,渭河下游河床大幅度抬升,渭河洪水頂托倒灌,使南山支流入渭行洪受阻,出口段已經(jīng)成為臨背差高達2m~3m的地上懸河,“二華夾槽”地帶被支流堤防分割成多個封閉的洼地。由于南山支流上游蓄滯洪水控制性工程少,中游堤防質量差、不連續(xù),下游泄洪不暢等原因,造成南山支流幾乎年年決口成災。盡管多年來在二華地區(qū)實施了一系列的防洪治理工程,但防汛問題仍然是渭南市各級領導和人民的心腹之患,每年汛期甚至全年各級領導都把大量精力、資金投入到防汛搶險救災工作。
近20年來,南山支流洪澇災害頻發(fā),相繼有8個年份出現(xiàn)洪災并造成42處支流堤防決口,造成直接經(jīng)濟損失53.6億元。南山支流洪澇災害嚴重制約地方經(jīng)濟發(fā)展,影響地方和諧穩(wěn)定,已經(jīng)成為陜西省防洪的“軟肋”。2010年“7·24洪水”羅敷河決口后,省委省政府提出“確保南山支流堤防不決口”的號召,省水利廳十分重視,與地方政府多次研究,轉變防洪策略,增加應對洪水手段,提出修建南山支流分洪區(qū),完善“二華夾槽防洪”體系。2011年8月27日“渭河南山支流應急分洪利用工程”正式開工,標志著南山支流治理進入了新的時期。
華縣分洪區(qū)工程建設的目標:其一,在現(xiàn)狀防洪體系框架內對南山支流采取應急分洪方式進行蓄滯利用,提高南山支流洪水可控性,避免或減輕洪水災害;其二,結合華縣經(jīng)濟發(fā)展需要,利用分洪區(qū)的低洼地適當蓄水,改善農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結構,改善當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境,促進保護區(qū)群眾脫貧致富及華縣新農(nóng)村的建設,滿足人民群眾親水休閑觀光的需求,實現(xiàn)洪水資源的充分利用。
華縣分洪區(qū)建設的任務:在全面分析華縣南山支流洪水頻率、洪水來源、洪水過程的基礎上,利用地勢低洼、無村莊、干溝以北的區(qū)域,對南山支流采取應急分洪方式進行蓄滯利用,既要實現(xiàn)對洪水的調控,又要兼顧洪水資源利用,為農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結構調整及旅游業(yè)發(fā)展服務。
華縣境內共涉及赤水河、遇仙河、石堤河、羅紋河、茍峪河、方山河。經(jīng)過調查分析,赤水河、遇仙河兩岸人口密集,基礎設施密布,沒有合適的空地修建分洪區(qū);方山河作為華陰市和華縣的界河,在華陰市分洪區(qū)建設中已經(jīng)考慮。而石堤河、羅紋河上游無蓄滯洪水控制性工程,下游受渭河倒灌淤積,河道泄流能力降低,經(jīng)常決口,設置分洪區(qū)十分必要。
經(jīng)現(xiàn)場查勘,石堤河與方山河之間東西距離長約16.5km,在二華干溝附近地勢低洼,人口稀少,是分洪區(qū)建設的理想位置。分洪區(qū)建成后,可以保護下游2個鄉(xiāng)鎮(zhèn)58個村子7.7萬人,12萬畝耕地,防洪效益顯著。
石堤河、羅紋河分洪區(qū)有兩種方案,一種方案是“一河一分洪區(qū)”,即把石堤河的分洪區(qū)設置在石堤河以東,只分蓄石堤河的洪水,羅紋河分洪區(qū)設置在羅紋河以東,只分蓄羅紋河的洪水。另一種方案是“兩河一分洪區(qū)”,即在石堤河~羅紋河之間的區(qū)域,只設一個分洪區(qū),分蓄兩條河的洪水。經(jīng)過比較,方案二從工程占地、工程規(guī)模、工程估算、工程管理等方面均優(yōu)于方案一,所以選擇“兩河一分洪區(qū)”方案。
表1 石堤河、羅紋河分洪流量表
(1)分洪區(qū)分洪流量。按照《蓄滯洪區(qū)設計規(guī)范》(征求意見稿),中“4.2.2河段單一蓄滯洪區(qū)的設計分洪流量,在流域防洪規(guī)劃中,按規(guī)劃防洪標準或典型年洪水進行洪水演算至分洪口控制斷面,以河段允許泄量切平頭方法,求出蓄滯洪量的同時,將設計洪水過程的峰值減去允許泄量即為設計分洪流量?!币允毯訛槔?,采用典型的50年一遇洪水過程線,按照堤防設防流量234m3/s切平頭,如圖1所示,陰影部分為分洪水量,高差為石堤河分洪流量。具體數(shù)值見表1。
(2)分洪區(qū)規(guī)模的確定。石~羅分洪東西長度約8km,南北之間最寬處750m,最窄處100m,湖區(qū)平面上呈珍珠相連狀。分洪區(qū)總占地面積3.71km2,約合5565畝,其中水面3.0km2,約合4500畝。設計總蓄水容積608萬m3,其中蓄洪容積212萬m3。湖底按曲線開挖,最大挖深0.5m,最大水深1.6m。土方開挖量105萬m3,全部由于圍堤填筑。
(3)分洪閘的設計。石堤河、羅紋河分洪閘為岸邊式引洪閘,閘門形式采用胸墻式,后接涵洞與消力池連接。閘室前翼墻采用圓弧式扶壁擋土墻和M7.5漿砌石擋土墻與羅敷河堤防連接。石堤河分洪閘位于石堤河右堤2+770處,設計分洪流量110m3。閘門采用3孔,單孔尺寸4m×4m。羅紋河分洪閘位于羅紋河左堤2+600處,設計分洪流量97m3,閘門采用3孔,單孔尺寸4m×4m。
(4)退水設計。在二華干溝7+650北岸設置一單孔退水閘,尺寸4m×4m。把分洪區(qū)蓄滯洪水逐步退入二華干溝,再通過由里排水站、方山排水站抽排至河道。
分洪區(qū)建成后運行,考慮不同洪水來源、不同河道水位,入渭口設閘等情況,按照三種方式運行。
當石堤河和羅紋河發(fā)生超標準洪水(大于20年一遇洪水),渭河沒有發(fā)生洪水時,河道中水位將超過堤防設計洪水位,這種情況下,迅速全開分洪閘,分洪蓄滯,減小堤防壓力,提高堤防的實際防洪能力。
石堤河水位超過343.42m時(對應的流量234m3/s),羅紋河水位超過341.28m時(對應的流量206m3/s),分洪閘全開分洪,削減超過20年一遇洪水,確保下游行洪安全。
當渭河發(fā)生洪水,而支流未發(fā)生洪水時,分兩種情況確定運行方式。
第一種情況,在石堤河、羅紋河入渭口設置攔河閘時,可以關閉攔河閘,開啟分洪閘,把石堤河和羅紋河的常水放入到分洪區(qū)。第二種情況,若沒有攔河閘時,當渭河發(fā)生洪水倒灌石堤河和羅紋河,由表2可知,渭河5年一遇洪水位比本次設計閘底板高出2.5m以上,換言之,渭河發(fā)生常遇洪水就可倒灌到本次設計閘址處,為防止渭河高含沙洪水進入蓄滯洪區(qū),則需關閉閘門運行。
經(jīng)分析,南山支流洪水一般是先于渭河洪水,渭河洪水與南山支流洪水遭遇的幾率非常小。如果遭遇,由于支流洪水流速大于渭河洪水,受支流洪水頂托,渭河高含沙洪水將難以倒灌入支流,而支流洪水由于含沙量較小。所以,在支流洪水與渭河洪水遭遇時,分洪區(qū)閘門打開,把支流洪水引入分洪區(qū)。
在非汛期,為了保證分洪區(qū)的生態(tài)用水,又要保證分洪閘址處下游河道生態(tài)良好需水,需合理控制分洪閘引水流量,石堤河、羅紋河分洪閘控制引水流量可參照表3運行。
在汛期前時,為保證汛期發(fā)生超標準洪水能達到分洪目的,則需嚴格控制分洪區(qū)水位低于正常蓄水位337.9m。
表2 渭河不同設計洪水位與分洪閘底板高程對比表
表3 不同設計水平年分洪閘非汛期控制引水流量表
由于支流堤身上存在鼠洞、堤基存在沙層及堤防臨背差較大(石堤河最大臨背差為3.7m,羅紋河最大臨背差為4.5m)等不利條件,當汛期洪水發(fā)生時,易造成管涌、背水側出現(xiàn)滲漏出溢、甚至堤防潰決等險情,一旦出現(xiàn)上述險情,不管在分洪閘址處上游還是下游,均需蓄滯洪區(qū)分洪閘開閘運行。
(1)華縣南山支流設置分洪區(qū)非常有必要。分洪區(qū)的建設不僅完善了現(xiàn)有防洪工程體系,減輕二華夾槽地區(qū)防洪壓力,確保人民安居樂業(yè),而且加強洪水資源綜合開發(fā)利用。同時,還促進華縣社會經(jīng)濟的快速發(fā)展,改善保護群眾的居住環(huán)境,為新農(nóng)村建設打下堅實的基礎。
(2)建議完善預警系統(tǒng)。南山支流發(fā)源于秦嶺北麓,由于山區(qū)高差大、溝谷深,河道流程短,比降大,水流急、洪水陡漲陡落,預見期短等特性,需要完善預警,為防汛決策及時提供雨情、水情信息,為分洪區(qū)的運行提供數(shù)據(jù)支撐,為防汛搶險爭取時間。
(3)建議建成后加強閘門的檢修。工程建成后要加強汛前檢查、檢修,確保在汛期閘門能夠正常運行,確保分洪區(qū)水位在正常蓄水位以下。陜西水利