蒙城縣芡河下游綜合治理方案研究

◎ 胡繼剛 河海大學設計研究院有限公司

張煒 河海大學設計研究院有限公司

俞鑫 南京市水利規劃設計院股份有限公司

1.工程概況

芡河位于安徽省北部，地處淮河、渦河、茨淮新河排洪河道之間，上起阜蒙公路的汪大橋，流經利辛、蒙城縣，于棗木橋流入蚌埠市懷遠縣境，在上橋閘下注入茨淮新河。蒙城縣芡河下游綜合整治工程位于蒙城縣，西起陳橋閘下，東至蒙懷上界，河道長22.78k m，縣境內流域面積約508km2。兩岸大部分無堤，溝口較多，右岸較陡，左岸較平緩。自陳橋閘下至順河集，河槽狹窄，河道口寬60～80m，深4m，平均比降1/90 0 0；順河集至蒙懷上界，河道口寬70～100m，深2～4m，平均比降1/12000，兩岸間有低洼坡地，寬約2.0km。

2.存在問題及分析

2.1 河道排水能力弱，洪澇積滯成災

芡河下游河道平緩，河槽狹窄，由于多年未治理，河道淤積嚴重，排水能力較低，排澇標準只有3 年一遇。同時，芡河出口位于茨淮新河與淮河匯流處，芡河的水情不僅與本流域降雨有關，還常受淮河高水位頂托，形成“關門淹”。特別是大水年份，汛期芡河內水與淮河洪水遭遇，受淮河高水位頂托持續時間長，芡河內水自排機會少、時間短，芡河排澇閘關閉后，芡河內水只能通過上橋站外排，但由于匯水面積大，抽排能力不足致水位快速上漲，形成芡河水位高、受災面積大的局面。

2.2 防洪體系不完善，工程建設標準低

上游河段（勝利溝口～陳橋閘段）及立倉三圩已完成堤防治理，防洪標準20年一遇。但陳橋閘～蒙懷縣界段兩岸未筑堤設防，現狀河堤為挖河棄土自然成堤，堤身低矮、單薄，局部遭到違章種植、取土破壞，缺口較多。沿線溝口涵閘由于歷史原因，設計標準較低，經二、三十年運行，大部分涵閘有嚴重老化損傷和運行破壞，例如陳橋閘、立倉橡膠壩已被鑒定未三類閘壩，存在安全隱患。

2.3 降雨分配不均，水資源利用程度低

芡河屬于雨源型河流，雖來水面積大，水量豐富，但由于當地缺乏有利的蓄水空間，可利用水量不多。蒙城境內無水庫、湖泊等大規模蓄水空間，河道庫容不大，蓄水能力差，大量的過境水資源未能有效利用，地表水的可利用量遠小于徑流總量。加之流域降雨分配不均勻，降雨量年際和年內變化懸殊，往往發生豐水時大量洪水排泄廢棄，干旱時又因蓄水有限，供水困難，嚴重制約地區社會經濟發展。

3.綜合治理方案

3.1 河道疏浚

按照5 年一遇標準對陳橋閘下～蒙懷上界段河道進行清淤疏浚。疏浚河線以老河槽中心線作為設計河道中心線，局部彎道考慮抹角或切灘，以使水流平順，河線順直。通過清淤疏浚可以有效的加快洪澇水下泄，發揮河道搶排能力，減輕沿河地區澇災。疏浚長度22.78km，疏浚土方工程量111.87萬m3，疏浚開挖占地6.26萬m2。

3.2 堤防整治

陳橋閘以下至蒙懷邊界沿河兩岸20.0米等高線按20年一遇洪水位為標準筑堤，并在溝口建防洪閘及排澇泵站。筑堤總長29.58km，堤頂寬4.0m，堤頂高程為23.8～24.9m，邊坡1：3。

3.3 立倉橡膠壩下移

下移立倉橡膠壩至蒙懷上界，并新建立倉閘壩，利用兩岸開闊河灘形成河道型水庫，閘壩以上正常蓄水位定為21.0m，可新增水面14.74km2，增加芡河蓄水容積約730萬m3。通過水庫運行可以有效地調蓄洪水，消減洪峰，減輕下游地區防洪壓力。同時，可以發揮水庫城市供水、水產養殖及旅游等綜合效益。

圖1 河網概化模型圖

表1 河道整治前后主要里程節點水力計算成果表

圖2 整治前后里程點-最高水位關系圖

3.4 濕地蓄滯洪區

蓄滯洪區是防洪體系的重要組成部分，其建設實施對提高芡河下游防洪除澇能力效果顯著。立倉三圩總面積10.62km2，歷史上就是芡河濕地，可滯蓄汛期洪水，且緊鄰芡河，分洪道距離短，分洪速度快，具有獨特的滯蓄優勢。規劃立倉三圩為蓄滯洪區，結合建設生態濕地，不僅能夠滯蓄洪水、補充地下水，也能調節區域小氣候、改善生態環境，防洪除澇、生態、經濟和社會效益顯著。

4.方案模擬分析

本文采用DHI的MIKE11河網水力分析模型，選取2003年型洪水（等同20年一遇洪水），構建片區水動力學數學模型，對擬實施方案進行模擬分析。

4.1 模型概化

根據蒙城縣水系現狀及規劃方案的工程布局，確定模型概化范圍為陳橋閘～蒙懷下界，概化河道長30.33km，共布置計算斷面281個，5個控制性建筑物，2個附加蓄水區，2個邊界，14個支河匯入點。河網概化模型見圖1。

4.2 邊界條件

本次模型邊界采用流量-水位邊界條件，模型上邊界定在陳橋閘，上游匯水面積329km2，根據2003年型洪水降雨過程推求的流量過程線施加，洪峰流量為344.2m3/s；模型下邊界定在蒙懷下界，根據下游上橋節制閘汛限水位確定下邊界初設水位為17.7m。

考慮上橋抽水站調度運行，設置下邊界達到起排水位18.5m后，抽水流量120.0m3/s；同時，14處溝口作為區間匯流，以點源形式匯入河道；立倉三圩滯洪區、下游芡河洼地以附加蓄水區形式概化。

4.3 參數率定

根據按照2003年6月20日至7月22日降雨過程計算的單元洪水過程、邊界條件，利用2003年洪水期間陳橋節制閘和立倉橡膠壩實測的水位率定模型，河道糙率為0.028～0.048。對清淤疏浚的河道，粗糙系數取0.025。

4.4 成果分析

采用上述構建的MIKE11水動力模型對規劃方案實施前后進行模擬計算。

由表1可知，通過清淤疏浚，河道過水斷面及比降增大，河道斷面的最大流量、最大流速均有一定程度的提高，自陳橋閘至順河橋段河道最高水位下降28.9cm～2.9cm，河道行洪能力得到顯著提高。順河橋以下，受茨淮新河水位頂托，洪水積蓄難以下泄，因此水位變化不大。啟動立倉三圩滯洪區后，上游河道行洪速度進一步加快，通過三圩分洪，滯洪區下游最大流量顯著減小，河道最高水位降低8.6cm，取得了較好的滯蓄效果。

由圖2 可知，河道未整治前，原狀水面多處高于現狀堤頂，左岸K7+290～K7+740、K8+650～K8+800、K12+370～K12+900、K16+720～17+450，右岸K12+120～K13+380、K19+480～K20+950、K22+780～K23+100段出現不同程度的漫槽。堤防整治后，兩岸堤防達到20年一遇洪水位，洪水歸槽。

5.結語

本文以蒙城縣芡河下游綜合治理工程為例，針對河道防洪、排澇、水資源利用等方面存在的問題，堅持“蓄泄兼籌”的治理方針，提出了河道疏浚、堤防整治、立倉橡膠壩下移、建設立倉三圩蓄滯洪區的綜合整治方案，并通過MIKE11模型對規劃方案進行驗證。結果表明，方案實施后，區域防洪排澇、調蓄洪水能力得到了顯著加強，水資源得到有效利用，可為其他中小河流整治提供參考。