調洪演算模型分析洪澤湖退圩還湖實施前后影響

周 楊，陳 棟，韓 瀟，張 健

(1.江蘇省水利勘測設計研究院有限公司，江蘇 揚州 225000；2.江蘇水源綠化工程有限責任公司，江蘇 南京 210000；3.江蘇省農村水利科技發(fā)展中心，江蘇 南京 210029)

1 洪澤湖圍墾現狀

洪澤湖為我國第四大淡水湖泊，地處蘇北平原中部偏西，淮河中下游結合部、江蘇省西北部。西北部、西部和西南部有寬窄不等、高低相間的崗隴和洼地，東部地勢低平，鄰近京杭運河里運河段，北部有廢黃河和中運河。洪澤湖西納淮河，南注長江，東通黃海，北連沂沭。行政區(qū)域涉及江蘇省淮安市的盱眙縣、洪澤區(qū)、淮陰區(qū)和宿遷市的泗陽縣、宿城區(qū)、泗洪縣。洪澤湖西北部為成子湖灣，西部為安河洼、溧河洼，港汊眾多，西南部為淮河入湖口，洲灘發(fā)育，東部為洪澤湖大堤[1]。

根據2006年批復的《江蘇省洪澤湖保護規(guī)劃》[2]確定的洪澤湖蓄水保護范圍線，經調查收集資料統(tǒng)計，截止到2015年，洪澤湖湖區(qū)蓄水范圍線內圈圩面積約406km2，其中包含了《江蘇省洪澤湖保護規(guī)劃》中規(guī)劃還湖的48個圩區(qū)共計面積76.8km2，該48個圩區(qū)由于歷史原因及沿湖經濟發(fā)展的需要，現狀開發(fā)程度很高，大多已形成封閉堤圈，部分圩區(qū)內部已建成行政鎮(zhèn)、村，內部設施齊全；其余329.2km2圈圩基本屬于埂圍養(yǎng)殖，含有少量種植，該范圍內人員及設施較少，大多為漁民及漁業(yè)生產配套設施。另外，湖中還有164.81km2的網圍養(yǎng)殖。

目前，洪澤湖圈圍情況嚴重，根據初步測算，圈圍面積約占洪澤湖湖區(qū)面積的19.5%。由于湖泊水域面積的縮小，造成調蓄功能下降，興利庫容減少。大面積的圈圍使得境內水域面積縮小，調蓄功能下降，同時也使得行洪通道行洪、輸水不暢，水位抬高，增加防洪壓力[3]。

2 洪澤湖圍墾影響分析

2.1 蓄水影響分析

以1992年洪澤湖實測地形及調查成果為基礎，結合圍墾地域范圍內實際地面高程，量算圍墾對洪澤湖蓄水庫容的影響，成果見表1及圖1所示。

表1 洪澤湖圍墾對蓄水庫容影響統(tǒng)計

注：平蓄，不含女山湖

圖1 洪澤湖蓄水庫容統(tǒng)計圖

根據表1計算統(tǒng)計，與蓄水范圍線內無圍墾的蓄水庫容相比，2005年圍墾面積297km2，減少蓄水庫容2.912億m3，占總庫容8.9%；2015年圍墾面積406km2，減少蓄水庫容3.963億m3，占總庫容12.1%。

2.2 防洪影響分析

2.2.1調洪庫容統(tǒng)計

同上蓄水庫容計算方法，量算圍墾對洪澤湖調洪庫容的影響，見表2及圖2所示。

表2 洪澤湖圍墾對調洪庫容影響統(tǒng)計

注：斜蓄，保安全區(qū)，含七里湖，女山湖，不含滯洪區(qū)及圍墾區(qū)庫容。

圖2 洪澤湖調洪庫容統(tǒng)計圖

據統(tǒng)計，與蓄水范圍線內無圍墾的情況下12.5m～16.0m之間調洪庫容相比，2005年圍墾面積291km2，減少調洪庫容9.72億m3，占調洪庫容15.9%；2015年圍墾面積406km2，減少調洪庫容13.64億m3，占調洪庫容22.3%。

2.2.2洪澤湖調洪演算分析

(1)調洪演算模型原理[4- 8]

首先，由于圣維南方程組很難求得精確解析解，水庫調洪演算法簡化方程組，忽略洪水入庫至泄洪建筑物間的行進時間等因素，僅考慮壩前水位水平面以下的庫容對洪水進行調節(jié)作用，得到水量平衡方程：

(1)

非公募體育基金會不可以直接面向公眾開展慈善公益募捐活動募集資金，主要是通過向特定的自然人、法人和組織募集資金及確?；饡Y金保值增值的前提下，開展投資活動獲得資金，以此從事體育慈善公益事業(yè)。非公募體育基金會登記部門為省、自治區(qū)、直轄市及以上的民政部門，因不能面向公眾公開募集資金，所以資金來源無地域性限制。近年來，我國非公募體育基金會發(fā)展迅猛，截至目前，我國非公募體育基金會已有41家，占體育基金會的57.7%，已經超過公募體育基金會。其中在民政部注冊的有2家，分別是桃源居公益事業(yè)發(fā)展基金會和薩馬蘭奇體育發(fā)展基金會，其余39家為地方民政部門注冊的公募體育基金會。

假定忽略自水庫取水的興利部門泄向下游的流量，則下泄流量q是關于泄洪建筑物泄流水頭H的函數。因此，對于某一水庫，在泄洪建筑物的型式、尺寸等條件一定的情況下，其泄流方程為：

q=f(H)

(2)

又由于H與庫水位z有關，而z又與庫容V成函數關系，故q實際上為V的單值函數。因此，可將式(2)轉換為：

q=f(V)

(3)

在實際工作中，為方便調洪計算，可將式(3)繪制成泄流能力曲線q-V。

水庫調洪計算的基本原理，就是逐時段聯解式(1)、(3)兩式，得出未知數V2與q2。

(2)洪澤湖調洪演算[9- 12]

分蓄水范圍線內無圍墾、2005年圍墾297km2、2015年圍墾406km2三種工況，選取1991、2003、2007、1954年實況及100年一遇設計洪水5種入湖洪水，對洪澤湖進行調洪演算。調洪采用入海水道近期工程建成后的現狀工況，當蔣壩水位超過14.5m時，分圍墾區(qū)與周邊滯洪區(qū)同時滯洪、都不滯洪兩種情況進行計算，分析成果見表3及圖3—4所示。

遇1991、2003、2007年實況洪水時，蔣壩最高水位均低于14.5m，并且隨著洪水量級增大，圍墾所抬高洪澤湖水位的幅值也越大。洪澤湖2005年圍墾297km2會抬高蔣壩最高水位0.01～0.05m；2015年圍墾406km2會抬高蔣壩最高水位0.01～0.07m。

表3 洪澤湖圍墾超14.5m最高水位天數統(tǒng)計表 單位：d

圖3 洪澤湖圍墾防洪影響調洪演算成果圖(不滯洪)

圖4 洪澤湖圍墾防洪影響調洪演算成果圖(滯洪)

遇100年一遇大洪水，洪澤湖圍墾區(qū)及滯洪區(qū)均不滯洪時，2005年圍墾297km2會抬高蔣壩最高水位0.21m，2015年圍墾406km2會抬高蔣壩最高水位0.30m，分別增加蔣壩水位超過14.5m時間為1d、2d。

3 洪澤湖退圩還湖實施后影響分析[13- 15]

3.1 退圩還湖實施布局概況

洪澤湖所涉及縣、區(qū)退圩還湖實施情況見表4，洪澤湖全面實施退圩還湖后，將清退蓄水范圍線以內406km2圍墾，生態(tài)筑島將形成約94.8km2的堆土區(qū)，保留圩區(qū)及生態(tài)筑島分布情況如圖5所示。

表4 各縣區(qū)清除面積及筑島面積統(tǒng)計表 單位：km2

3.2 退圩還湖后蓄水影響分析

經過分析計算，洪澤湖實施退圩還湖實施以后，可恢復洪澤湖13.5m時蓄水庫容3.169億m3，見表5。

圖5 洪澤湖退圩還湖保留圩區(qū)及生態(tài)筑島示意圖

表5 洪澤湖退圩還湖后蓄水庫容統(tǒng)計表 單位：億m3

3.3 退圩還湖后防洪影響分析

對比退圩還湖后、蓄水范圍線內全清退兩種工況下洪澤湖調洪演算成果，如圖6—7所示。

(1)遇1991、2003、2007年洪水，洪澤湖退圩還湖后，將抬高蔣壩最高水位0.01m以內。

(2)遇1954年洪水，洪澤湖退圩還湖后，若洪澤湖周邊滯洪區(qū)不啟用，將抬高蔣壩最高水位0.02m；若洪澤湖周邊滯洪區(qū)啟用，對蔣壩最高水位幾乎無影響。

(3)遇100年一遇洪水，洪澤湖退圩還湖形成堆土區(qū)后，若洪澤湖周邊滯洪區(qū)不啟用，將抬高蔣壩最高水位0.06m；若洪澤湖周邊滯洪區(qū)啟用，也將抬高蔣壩最高水位0.03m。

圖6 退圩還湖后防洪影響調洪演算成果圖(不滯洪)

圖7 退圩還湖后防洪影響調洪演算成果圖(滯洪)

4 結論

通過分析，洪澤湖蓄水范圍線以內已圍墾面積406km2左右，減少了蓄水庫容3.96億m3，若不滯洪將減少調洪庫容13.64億m3，明顯降低了洪澤湖蓄水能力，增加了淮河下游地區(qū)的防洪壓力。根據洪澤湖調洪演算模型分析計算，洪澤湖退圩還湖的實施可恢復洪澤湖部分蓄水和調洪庫容，但如遇百年一遇洪水，仍會抬高洪澤湖最高洪水位0.03～0.06m，同時，退圩還湖生態(tài)筑島對洪澤湖供水及防洪功能會產生一定的影響。