張長忠,王 恒,董 龍
(德州市水利局,山東德州 253014)
德惠新河起源于山東省德州市平原縣王鳳樓閘,流經(jīng)德州、濟南、濱州3市,于濱州市無棣縣下泊頭村東北12km處與馬頰河匯合后入渤海,河道長172.5km,流域面積3 248.9 km2,有耕地面積18.2萬hm2、人口150萬人。其中,德惠新河流經(jīng)德州市的平原、陵縣、臨邑、樂陵、慶云5縣市21個鄉(xiāng)鎮(zhèn),于慶云縣解家村入濱州市無棣縣。境內河道長127.6 km,堤防長203 km,流域面積2 140 km2;主要支流有禹臨河、臨商河、趙王河、洪溝河等,沿河建有攔河閘5座、分洪調水閘1座。
德惠新河治理工程按原設計標準(“1961年雨型”防洪,“1964年雨型”排澇)進行恢復性綜合治理,建設內容包括河道清淤、堤防整治、維修加固或改建穿堤涵閘、配套建設支流入口水閘、堤頂?shù)缆方ㄔO等。其中,德州市本期實施的清淤工程涉及境內98.5 km的干流河道,清淤土方759.6萬m3。
2012年7月30日至8月7日,德惠新河流域平均降雨量312.8 mm,最大點雨量為平原縣王鳳樓站424 mm,強降雨致使流域內發(fā)生嚴重洪澇災害,躍豐河3處200 m發(fā)生漫溢險情,德惠新河持續(xù)超防洪水位運行,全線告急。趙棒槌閘水位一度達到16.13 m,超排澇水位0.67 m,超防洪水位0.4 m,超排澇流量9.2 m3/s,汛情嚴峻;鄭店閘水位最高達10.28 m,超排澇水位0.12 m,但峰值流量僅128 m3/s,分別是設計排澇流量、設計防洪流量的49.4%、33.7%,可見河道淤積嚴重,排水受阻,防洪效益沒有充分發(fā)揮。2013年7月9—16日,德惠新河流域平均降雨量281.5 mm,最大點雨量為平原縣林莊站374 mm,強降雨并未導致流域內發(fā)生任何險情,干支流河道水位均位于設計排澇水位以下,群眾生產生活秩序井然,并未受到大的影響。2012、2013年2次強降雨過程降雨量和降雨天數(shù)相近,經(jīng)對比可見,治理前流域排水困難,險情不斷;治理后工程運行狀況得到極大改善,行洪除澇能力顯著提升,防災減災效益突出。表1為2012、2013年2次強降雨過程德惠新河趙棒槌閘和鄭店閘的峰值水情對比表。
表1 2012、2013年趙棒槌閘、鄭店閘峰值水情對比
(1)流量變大。2012年,德惠新河流域在降雨量達到312.8 mm的情況下,鄭店閘流量僅為128 m3/s;2013年治理后,該流域在降雨量為281.5 mm的情況下,鄭店閘流量就已達到255m3/s。通過對比可以明顯看出,雖治理后流域降雨量小(是治理前的90%),但鄭店閘流量就已達到治理前的199.2%,過水能力提高近1倍,流域排水條件得到極大改善。
(2)水位下降明顯。趙棒槌閘在治理前流量為171.9 m3/s的峰值條件下,水位達16.13 m;治理后,在流量為175 m3/s的峰值條件下,水位僅為14.4 m,在治理前后流量基本相同的條件下,趙棒槌閘水位下降近2 m。鄭店閘治理前流量為128 m3/s的峰值條件下,水位為10.28 m;治理后,在255 m3/s的峰值流量下,水位僅為9.87 m??梢?,雖治理后鄭店閘流量比治理前大近1倍(是治理前的199.2%),但河道水位卻下降了0.41 m,治理后河道過流斷面增大,河道水位下降明顯。通過以上對比可知,德惠新河治理前是高水位、小流量,治理后是低水位、大流量,治理前后差別巨大,效益顯著。
(3)河道暢通無梗阻。由表1可知,2012年強降雨過程中,趙棒槌閘與鄭店閘間水深差為1.06 m;2013年治理后,趙棒槌閘與鄭店閘間水深差僅0.26 m。可見,治理后徹底打通了河道梗阻,洪水下泄順暢。
(4)水位快速回落。表2為德惠新河鄭店閘2012、2013年水位、流量對比表。為了更加直觀地反映鄭店閘水位變化,繪制了治理前后河道水位變化曲線,如圖1-2所示,并求得了曲線的擬合方程,其中式(1)為治理前的擬合方程、式(2)為治理后的擬合方程。
同時,為分析水位下降速率,對治理前后河道水位變化曲線方程進行了求導,詳見表3。治理前,y=-0.052 6x+0.370 4;治理后,y=-0.241 1。
表2 鄭店閘2012、2013年治理前后水位流量對比
圖1 鄭店閘治理前后河道水位變化對比
圖2 鄭店閘治理后水位變化擬合方程
表3 鄭店閘2012、2013年治理前后水位下降速率對比
通過對治理前后曲線方程和斜率的對比可以明顯看出,治理前曲線擬合方程為拋物線,曲線變化趨勢為線性方程,水位下降速率緩慢;治理后曲線擬合方程為直線,曲線變化趨勢為常數(shù),第8天的水位下降速率是治理前的4.78倍。
德州市自2008年開展大水網(wǎng)建設以來,目前水網(wǎng)框架已初步形成。水網(wǎng)的“三縱”——馬頰河、德惠新河、徒駭河是德州市行洪排澇的骨干河道。其中,馬頰河已于2008、2011年對上下游進行了治理,河道行洪除澇能力得到了基本恢復。徒駭河經(jīng)過1998年治理,河道功能得到極大改善,現(xiàn)狀河道問題并不很突出。同時,德州市利用3年時間對流域面積30 km2以上的102條支流河道進行了清淤治理,全市行洪除澇能力得到了極大的提升。2013年德惠新河治理后,徹底打通了德州水網(wǎng)防洪排澇體系最大的梗阻,進一步完善了德州市水網(wǎng)框架。
(1)積水緩排時間極大減少。2012年7月30日至8月7日的強降雨過程,致使德惠新河流域的平原、臨邑、樂陵等縣市14.7萬hm2農田受災,農田平均積水深達20.2 cm,通過機械搶排等方式,歷時18 d,直至8月16日積水才得以基本排除;2013年7月9—16日的強降雨過程,致使德惠新河流域農田平均積水深度為18.8 cm,而農田積水僅歷時不到2 d就得以排除??梢姡谵r田積水深度接近的條件下,德惠新河治理大大地減少了農田積水外排時間,為保障糧食豐產豐收提供了堅實的防汛保障。
(2)災情大大降低。2012年強降雨致使德惠新河流域發(fā)生嚴重洪澇災害,部分支流出現(xiàn)倒灌,14.7萬hm2農田受災,累計絕產面積3.3萬hm2,直接經(jīng)濟損失達18億元。2013年治理后,在與2012年降雨量接近的條件下,河道水勢一直處于低水位安全平穩(wěn)狀態(tài),僅地勢低洼處出現(xiàn)臨時性積水,無一處河段出現(xiàn)險情。可見,治理后的德惠新河有效地降低了農業(yè)災情,經(jīng)濟效益顯著。從社會效益看,2012年強降雨造成了德惠新河流域6.4萬間房屋損毀或倒塌,14萬人被轉移安置,社會影響較大;2013年汛期群眾情緒穩(wěn)定,生活生產秩序井然。