蓄滯洪區(qū)的建設及其在南四湖流域洪水資源利用中的應用研究

尹建部，劉江穎，鄭 鑫，梁晨璟，劉春彤

（1.山東省海河淮河小清河流域水利管理服務中心，山東 濟南 250199；2.水發(fā)規(guī)劃設計有限公司，山東 濟南 250013）

1 引言

我國傳統(tǒng)防汛工作以疏導為主，引導洪雨入海，然而此方法解決洪水風險的同時，卻導致部分地區(qū)缺水問題進一步加劇。由此，洪水資源利用作為一種有效的減害增利手段得到了大力推廣，其強調(diào)的是將部分洪水轉(zhuǎn)化為可利用的水資源，在保證區(qū)域防洪效果的同時，可適時提供生活、生產(chǎn)以及生態(tài)所需水量[1]，本文主要圍繞洪水資源利用中蓄滯洪區(qū)的作用與規(guī)劃建設展開詳細分析。

2 蓄滯洪區(qū)的概念

蓄滯洪區(qū)，指的是河堤背水面以外臨時蓄存洪水的湖泊、沼澤、常積水地區(qū)等，多建于中下游河道[2]。蓄滯洪區(qū)在部分汛期流域水位較高而需防洪排澇的情況下可自然蓄存、滯留洪水，待洪澇風險解除后，江河水位下降，可開閘使洪水自然歸槽，為洪水資源化利用奠定了一定的基礎。

我國蓄滯洪區(qū)的設置具有一定的特殊性，不同于美國、日本等國嚴格禁止居民居住的要求，人多地少的現(xiàn)實條件使得我國大部分蓄滯洪區(qū)兼具防洪、人居和生產(chǎn)基地的雙重任務。對此，在蓄洪區(qū)必須合理修建堤防、撤退道路/橋梁、安全區(qū)、避水樓房等，有效控制淹沒或行洪范圍，以最小的代價蓄納超額洪水。

3 蓄滯洪區(qū)在洪水資源利用中的作用分析

3.1 蓄滯洪區(qū)作用分析

蓄滯洪區(qū)是我國防洪體系的重要組成部分，具體作用分析如下：

（1）保證重點區(qū)域防洪安全：我國江河洪水峰高量大，中下游河道泄洪能力存在不足，利用蓄滯洪區(qū)可分蓄超額洪水，保證重點區(qū)域防洪安全，減輕洪災損失。根據(jù)最新防汛抗洪報道，截止2020 年8 月11 日，長江流域以三峽為核心進行水庫群聯(lián)合調(diào)度，攔洪300 余億m3，結(jié)合限排、部分洲灘民垸行蓄洪等措施，大大緩解了長江中下游干流堤防壓力；淮河流域針對王家壩水位超29.3 m 保證水位并預報繼續(xù)上漲的嚴峻形勢，科學權(quán)衡利弊，啟用蒙洼蓄滯洪區(qū)開閘分洪，保證重要堤防、城市防洪安全。

（2）提高洪水資源的利用程度：自古以來，我國治水一直堅持“入海為安”理念，雖可有效緩解洪澇災害，但也會導致部分地區(qū)非汛期出現(xiàn)水資源短缺的問題，由此“洪水資源利用”概念被提出。通過蓄滯洪區(qū)的建設與運用，可在保證流域防洪安全的同時，提高洪水利用程度，有利于緩解區(qū)域水資源供需矛盾、改善生態(tài)環(huán)境。

3.2 蓄滯洪區(qū)在我國運用情況

建國以來，我國水庫、堤防、蓄滯洪區(qū)等工程建設規(guī)模持續(xù)擴大，在洪水防御、利用方面均取得了一定的成果，以蓄滯洪區(qū)為例，在我國建設情況如下：

（1）政策層面：我國頒布了《中華人民共和國防洪法》《蓄滯洪區(qū)安全與建設指導綱要》《蓄滯洪區(qū)運用補償暫行辦法》等政策法規(guī)，各個地區(qū)在此基礎上結(jié)合自身實際逐步建立起蓄滯洪區(qū)建設和管理的制度體系以及分工明確的蓄滯洪區(qū)管理模式[3]。

（2）工程層面：我國蓄滯洪區(qū)98 處，經(jīng)過多年建設，截止2018 年底蓄洪容積已經(jīng)達到了1089 億m3，建成5 級及以上堤防31.2 萬km，為調(diào)控洪水、抵御災害提供了堅強屏障。

4 實例探析南四湖流域蓄滯洪區(qū)工程的建設情況

4.1 項目背景

根據(jù)《淮河流域防洪規(guī)劃》，近期規(guī)劃建設南四湖湖東滯洪區(qū)，包括泗河～青山、界河～城漷河、新薛河～郗山三處，總面積232 km2，耕地1.86 萬km2，人口27.3 萬人，設計滯洪庫容容量3.68 億m3，由此進一步提升山東全省防洪減災水平、增強雨洪資源利用能力。2017 年6 月19 日，根據(jù)可行性研究報告批復情況，工程總工期30 個月，總投資55064 萬元。

4.2 蓄滯洪區(qū)洪水風險計算

此次工程任務是根據(jù)規(guī)劃落實防洪工程、安全工程建設，科學的洪水風險計算是湖東滯洪區(qū)安全建設的重要前提。

4.2.1 洪水風險因子

南四湖湖東滯洪區(qū)洪水風險因子選用情況如下：

（1）運用標準（Ty）：50 a 一遇；

（2）啟用幾率（Tq）：50 a 一遇；

（3）淹沒水深（H）：滯洪區(qū)范圍分別是泗河～青山、界河～城漷河段34.99 m 等高線以下以及新薛河～郗山段36.49 m 等高線以下，地面高程31.50 m～36.79 m，取0～5 m；

（4）淹沒歷時（t）：據(jù)估算，淹沒水深1 m、2 m、3 m～5 m時，取16.0 d、22.0 d、27.5 d。

4.2.2 淹沒風險度計算

本工程結(jié)合《全國蓄滯洪區(qū)建設與管理規(guī)劃》、風險計算案例，選擇經(jīng)驗公式法、數(shù)值計算法進行計算，為規(guī)劃安全建設方案提供重要依據(jù)。

（1）經(jīng)驗公式法

式中：R 為風險度；H 為淹沒水深，m；Ty為運用標準，a；φ 為淹沒歷時修正系數(shù)，取值1.0～1.3。

湖東滯洪區(qū)淹沒水深分別取1 m、2 m、3 m、4 m、5 m，由此計算得到值，并根據(jù)《全國蓄滯洪區(qū)建設與管理規(guī)劃》規(guī)定的評判標準劃分風險區(qū)，見表1。

表1 湖東滯洪區(qū)洪水風險度計算結(jié)果

（2）數(shù)值計算法

此種計算方法以上述提出的四大洪水風險因子為自變量，建立淹沒風險度與自變量函數(shù)關系，具體如下：

①基本風險度（Rj）計算公式如下：

式中：C1、C2、C3為Rj1、Rj2、Rj3修正系數(shù)，取值1/100、20.0、10.0；為淹沒水深，m；H 為運用標準，a；Tq為啟用重現(xiàn)期，a。

湖東滯洪區(qū)淹沒水深分別取1 m、2 m、3 m、4 m、5 m，由此計算得到Rj=1、2、3、4、5。

②風險度（R）的計算公式如下：

式中：φ 為淹沒歷時修正系數(shù)；t 為淹沒歷時，d；a、b、c 為常數(shù)，取值1/8000、1/80、69/80。

計算結(jié)果見表2。

表2 湖東滯洪區(qū)洪水風險度計算結(jié)果

上述兩種方法計算所得結(jié)果基本一致，主要分歧集中在H=5 m 的情況下，從效益最優(yōu)原則出發(fā)，決定將其歸為中度風險區(qū)。

4.3 洪水風險區(qū)劃

根據(jù)上一小節(jié)計算分析結(jié)果，開展湖東滯洪區(qū)洪水風險區(qū)劃，具體見圖1（總滯洪面積252.69 km2）：泗河～青山、界河～城漷河段34.99 m 等高線以下、新薛河～郗山段34.49 m 等高線以下為中度風險區(qū)，其余為輕度風險區(qū)。

圖1 湖東滯洪區(qū)洪水風險區(qū)劃

4.4 蓄滯洪區(qū)工程建設方案

4.4.1 建設標準

（1）堤防級別（兩城四村航道堤防、解放溝左岸堤防）：2級。

（2）穿堤涵閘級別：與堤防級別相同。

（3）橋梁荷載等級：公路-Ⅱ級。

（4）工程區(qū)地震基本烈度：6 度、7 度。

4.4.2 主要建設內(nèi)容及規(guī)模

本項目涉及防洪與安全工程兩大部分，具體建設情況如下：

（1）防洪工程

兩城四村航道堤防加固1.4 km，新建排澇涵閘1 座，拆除改建漁業(yè)局排澇涵洞1 座。

解放溝筑堤0.666 km，新建排澇涵閘1 座，灌溉渠道恢復長度400 m。

（2）安全工程

新建巒谷堆安全臺，避洪面積11449 m2；安全樓4 處，總避洪安全層面積41735 m2，總建筑面積114789 m2；新建道路84.7 km，改建道路118.08 km；橋梁45 座，新建3 座、重建41 座、維修1 座；排水涵洞128 座，新建18 座、改建109 座、維修1 座；過路涵185 座。工程規(guī)模為大（二）型。

實施情況：南四湖湖東滯洪區(qū)項目于2019 年8 月28 日開工建設。

5 結(jié)語

綜上所述，蓄滯洪區(qū)是我國防洪工程體系的重要一環(huán)，一方面此工程在緩解河道防洪壓力方面發(fā)揮著重要作用；另一方面，通過將洪水滯留在流域內(nèi)，還可為非汛期提供必要的水資源，改善生態(tài)環(huán)境、緩解水資源供需矛盾，真正實現(xiàn)洪水資源的有效利用。由于我國蓄滯洪區(qū)兼具防洪、人居以及生產(chǎn)等功能，必須要科學開展洪水風險計算與區(qū)劃工作，合理規(guī)劃建設相關防洪、安全工程，實現(xiàn)蓄滯洪區(qū)的可持續(xù)發(fā)展。