黃石市大冶湖超標(biāo)洪水應(yīng)對(duì)研究

程 雪，王彩虹，黃 雍，盧少為

(湖北省水利水電規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)院，湖北 武漢 430070)

大冶湖的主流發(fā)源于鄂南幕阜山北麓，屬長(zhǎng)江中下游南岸的一級(jí)支流，流經(jīng)大冶市6個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，在大冶市區(qū)注入大冶湖。大冶湖出口經(jīng)12.1 km的長(zhǎng)港和大冶湖閘站樞紐，于陽(yáng)新縣韋源口匯入長(zhǎng)江，流域面積為1 106 km2。

大冶湖位于流域中部下游，是由河流發(fā)展而成的沉降湖。由三里七湖、尹家湖、紅星湖、五湖和大冶湖組成。主要功能有防洪調(diào)蓄、農(nóng)業(yè)灌溉、漁業(yè)養(yǎng)殖、工業(yè)取水、航運(yùn)及城區(qū)景觀娛樂(lè)等。湖泊呈不規(guī)則長(zhǎng)型，東西走向，東西長(zhǎng)40 km，南北寬1～3 km，岸線長(zhǎng)約240 km。湖底最低高程11 m，平均水深1.92 m。

大冶湖流域以暴雨洪水為主，流域多年平均降水量1 439 mm，降水年內(nèi)分配不均，4-10月降水量占全年的75.3%，其中6月份最大，多年平均月雨量234 mm。由于暴雨集中，匯流時(shí)間短，造成洪水峰高量大，峰型集中，再加上與外江水位遭遇惡劣，致使流域洪澇災(zāi)害頻繁發(fā)生。2016年6月下旬至7月上旬，大冶湖水位在短短8 d從17.24 m漲到20.89 m，全線超過(guò)保證水位，大冶湖周邊圩垸汛情告急。林家湖東截西渠出現(xiàn)10多米的潰口。黃石經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)經(jīng)濟(jì)損失慘重。因此對(duì)超標(biāo)準(zhǔn)洪水進(jìn)行分析，提出防御方案是非常迫切的[1-2]。

1 大冶湖防洪工程體系

大冶湖流域防洪工程體系是由大冶湖圍堤、大冶湖出口大冶湖閘、外排大冶湖泵站和大冶湖二站、湖周邊的分洪民垸及水庫(kù)等共同組成。

1.1 大冶湖圍堤

大冶湖圍堤主要由大冶湖周邊的重點(diǎn)保護(hù)民垸圍堤組成，包括大冶市城區(qū)堤、興隆咀圍堤、園博園核心區(qū)圍堤、熊家湖圍堤、三里七湖南堤、三里七湖北堤、趙保湖圍堤、春湖垸圍堤、冷水湖堤等共9段，全長(zhǎng)約32.5 km。

目前大冶湖圍堤中大冶市城區(qū)堤防已達(dá)50年一遇設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)，位于大冶湖北岸的興隆咀圍堤和園博園核心區(qū)的堤防，作為黃石市生態(tài)新區(qū)核心區(qū)的保護(hù)要求，已按50年一遇設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行達(dá)標(biāo)建設(shè)。春湖、熊家洲及興隆咀堤防堤頂高程都已加固到22.5 m，其中春湖和熊家洲堤防已達(dá)標(biāo)。

其余重點(diǎn)保護(hù)民垸堤防，堤頂高程在20.0～22.0 m之間，堤面寬一般2～4 m，尚未進(jìn)行加高加固。

1.2 涵閘及泵站

四顧閘設(shè)計(jì)排水流量137 m3/s。大冶湖閘設(shè)計(jì)最大排水流量300 m3/s。大冶湖泵站裝機(jī)6×1 600 kW，設(shè)計(jì)排水流量120 m3/s，最大排水流量可達(dá)180 m3/s。

2016年，為了進(jìn)一步提升大冶湖外排能力，新建了大冶湖二站工程，新增兩臺(tái)機(jī)組，設(shè)計(jì)流量增加了40 m3/s。

1.3 分洪民垸

大冶湖圩垸內(nèi)耕地面積10.8萬(wàn)畝。其中陽(yáng)新縣污泥湖于1998年潰口后至今未封堵，已退垸還湖。

1.4 存在的問(wèn)題

大冶湖流域現(xiàn)狀圍堤可基本防御10年一遇洪水，尚未全面提升至20年一遇。待大冶湖重點(diǎn)保護(hù)民垸圍堤工程全面達(dá)標(biāo)后，大冶湖整體防洪能力可達(dá)到20年一遇，局部堤段可達(dá)到50年一遇[3]。

大冶湖外排泵站，共8臺(tái)機(jī)組，外排能力合計(jì)達(dá)到了160 m3/s。

2 洪水調(diào)度研究

2.1 洪水成果及排澇能力

大冶湖洪水來(lái)自于暴雨，一般15～30 d暴雨是造成湖區(qū)成災(zāi)的主要原因。

大冶湖洪水成果、大冶湖降雨對(duì)應(yīng)大冶湖水位變化與大冶湖泵站排水對(duì)應(yīng)大冶湖水位變化分別見(jiàn)表1、表2及表3。

表1 大冶湖設(shè)計(jì)暴雨洪水結(jié)果

表2 大冶湖降雨對(duì)應(yīng)大冶湖水位變化

表3 大冶湖泵站排水對(duì)應(yīng)大冶湖水位變化

因此，本次大冶湖設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)洪水為20年一遇洪水，超標(biāo)洪水為20年一遇以上洪水。

2.2 洪水調(diào)度方案

1)非汛期：10月15日至次年4月30日，大冶湖水位控制在17.80～18.5 m之間。

2)汛期：5月1日至10月15日，大冶湖蓄水位應(yīng)控制在17.50 m以下。

3)當(dāng)湖泊確需降低湖水位時(shí)，排水涵閘盡量利用外江低水位進(jìn)行搶排。

4)在汛期當(dāng)內(nèi)湖水位低于外江水位，且內(nèi)湖水位超過(guò)17.5 m的啟排水位時(shí)，大冶湖泵站應(yīng)及時(shí)開(kāi)機(jī)抽排。在主汛期，內(nèi)湖水位達(dá)到警戒水位19.0 m時(shí)，大冶湖泵站、大冶湖二站應(yīng)開(kāi)啟8臺(tái)機(jī)組全力抽排。

5)分洪調(diào)度。本次超標(biāo)準(zhǔn)洪水分洪調(diào)度方案，初步分為兩批圩垸分洪。

第一批在預(yù)報(bào)大冶湖洪水超過(guò)20年一遇且大冶湖水位將超過(guò)20.5 m時(shí)，將依次對(duì)水家堍湖、太白湖、有色湖、林家湖等四個(gè)調(diào)蓄區(qū)率先進(jìn)行主動(dòng)分洪調(diào)蓄，并視洪量大小，水位上漲情況，依次運(yùn)用磊山湖、劉家湖、石家湖垸、沙湖、下賽湖、西畈湖等六處分洪圩垸。其余圩垸作為保護(hù)圩垸進(jìn)行防守，對(duì)于堤頂高程不足的堤段將通過(guò)臨時(shí)加子堤的方法進(jìn)行防護(hù)。

第二批在預(yù)報(bào)大冶湖洪水超過(guò)50年一遇且第一批圩垸分洪后水位將超過(guò)21.5 m時(shí)，視洪量大小，水位上漲情況，依次運(yùn)用鋪燈湖、栗子湖、大灣湖、八里湖、下堰湖、貴灣湖、白泥泉、譚家湖、龍泉湖等九處圩垸參與分洪；在上述圩垸分洪后，對(duì)100年一遇標(biāo)準(zhǔn)洪水預(yù)計(jì)將控制水位在21.7 m。其余園博園核心區(qū)、興隆咀、熊家洲、趙保湖、三里七、春湖、冷水湖等重點(diǎn)保護(hù)圩垸進(jìn)行重點(diǎn)防守。

3 應(yīng)對(duì)措施研究

3.1 預(yù)報(bào)預(yù)警

根據(jù)黃石市防汛抗旱指揮部發(fā)布，大冶湖水位將超過(guò)保證水位20.50 m，判定大冶湖將出現(xiàn)超標(biāo)準(zhǔn)洪水。此時(shí)，由黃石市防汛抗旱指揮部辦公室提出1級(jí)響應(yīng)行動(dòng)建議，黃石市防汛抗旱指揮部主要領(lǐng)導(dǎo)決定啟動(dòng)1級(jí)響應(yīng)程序，發(fā)布1級(jí)預(yù)警信息，并每半小時(shí)發(fā)布一次實(shí)時(shí)汛情公告[4]。

3.2 水利工程調(diào)度

當(dāng)大冶湖水位超過(guò)20.5 m時(shí)，大冶湖周邊圩垸二級(jí)站將視情況及時(shí)減少排水量或停止排水，以減緩防洪壓力[5]。

3.3 水庫(kù)攔蓄

充分運(yùn)用大冶湖上游小青山、楊橋、九眼橋等三處中型水庫(kù)的滯洪、消峰作用，盡可能的攔蓄洪水，以減輕下游大冶湖防洪壓力。

3.4 工程防守與應(yīng)急搶險(xiǎn)

大冶湖發(fā)生超標(biāo)洪水時(shí)需重點(diǎn)防守的工程為大冶湖重點(diǎn)保護(hù)圩垸堤防、大冶湖大閘和大冶湖泵站。大冶湖興隆咀、園博園核心區(qū)、冷水湖、熊家洲、趙保湖、三里七、春湖圩垸堤防超過(guò)水位21.5 m，其它圩垸堤防超過(guò)水位20.5 m時(shí)，應(yīng)加密巡查頻次。

根據(jù)水位和堤防等級(jí)統(tǒng)籌安排巡堤查險(xiǎn)人員。接近保證水位時(shí)，每公里安排30～50人分班進(jìn)行巡堤查險(xiǎn)，發(fā)生超標(biāo)準(zhǔn)洪水位時(shí)，每公里安排50人分班進(jìn)行。

3.5 分蓄洪區(qū)(垸)運(yùn)用

3.5.1 運(yùn)用條件

大冶湖二站工程已經(jīng)建成，在發(fā)生20年一遇標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)洪水下，大冶湖通過(guò)泵站外排，可以控制水位在保證水位20.5 m。

大冶湖水位接近并預(yù)報(bào)將超過(guò)20.5 m時(shí)，應(yīng)提前通知第一批分洪民垸各相關(guān)單位和個(gè)人，提前做好撤離準(zhǔn)備。

當(dāng)大冶湖水位超過(guò)20.5 m時(shí)，依次順序啟用第一批分洪民垸進(jìn)行分洪。并對(duì)第二批分洪民垸進(jìn)行防守[6]。

當(dāng)大冶湖水位還將繼續(xù)上漲時(shí)，大冶湖水位接近并預(yù)報(bào)將超過(guò)21.5m時(shí)，應(yīng)提前通知第二批分洪民垸各相關(guān)單位和個(gè)人，提前做好撤離準(zhǔn)備。

當(dāng)大冶湖水位超過(guò)21.5 m時(shí)，根據(jù)黃石市防汛抗旱指揮部要求對(duì)第二批分洪民垸進(jìn)行破垸分洪。

3.5.2 運(yùn)用程序

大冶湖流域若發(fā)生超標(biāo)準(zhǔn)洪水，根據(jù)預(yù)案中的第3章洪水調(diào)度方案，初步分為兩批圩垸分洪，計(jì)劃扒口19處，長(zhǎng)約490 m。

第一批在大冶湖水位超過(guò)20.5 m，即大冶湖洪水預(yù)計(jì)超過(guò)20年一遇標(biāo)準(zhǔn)，將依次對(duì)水家堍湖、太白湖、有色湖、林家湖等四個(gè)調(diào)蓄區(qū)率先進(jìn)行主動(dòng)分洪，并視洪量大小，水位上漲情況，依次運(yùn)用磊山湖、劉家湖、石家湖垸、沙湖、下賽湖、西畈湖等六處分洪圩垸。

第二批當(dāng)大冶湖水位超過(guò)21.5 m時(shí)，即大冶湖洪水預(yù)計(jì)超過(guò)50年一遇標(biāo)準(zhǔn)，視洪量大小，水位上漲情況，依次運(yùn)用鋪燈湖、栗子湖、大灣湖、八里湖、下堰湖、貴灣湖、白泥泉、譚家湖、龍泉湖等九處圩垸來(lái)參與分洪；并預(yù)計(jì)對(duì)于100年一遇標(biāo)準(zhǔn)洪水將控制水位在21.7 m。

4 結(jié) 語(yǔ)

對(duì)大冶湖進(jìn)行超標(biāo)準(zhǔn)洪水風(fēng)險(xiǎn)分析的基礎(chǔ)上,提出了監(jiān)測(cè)預(yù)警、洪水調(diào)度、轉(zhuǎn)移路線及安置等應(yīng)對(duì)措施，2020年大冶湖發(fā)生超標(biāo)準(zhǔn)洪水，按照民垸分洪順序?qū)γ褊M(jìn)行分洪，最大限度地保證了大冶湖抗洪搶險(xiǎn)救災(zāi)工作科學(xué)、高效、有序進(jìn)行,保障了人民的生命財(cái)產(chǎn)安全及城區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)安全穩(wěn)定和可持續(xù)發(fā)展[7]。下一步結(jié)合數(shù)字孿生流域，提高超標(biāo)洪水防御能力。