四水尾閭分蓄洪布局調整淺析

李 覓，謝懷斌，劉瑞芳

（1.湖南省水利水電勘測設計規劃研究總院有限公司，湖南 長沙 410007；2.隆回縣水文局，湖南 邵陽 422200；3.邵陽縣水文局，湖南 邵陽 422100）

前 言

20世紀90年代末，洞庭湖湘、資、沅、澧四水尾閭地區頻繁發生洪澇災害，特別是1991年、1995年、1996年、1998年，主要原因是堤防防洪能力低、河段泥沙淤積、阻水建筑物多等導致的河道過洪能力降低。從事洞庭湖治理相關的專家由此提出了增加上游水庫調蓄、加強加固堤防、疏浚河道以及加強國家蓄滯洪區建設等防洪減災措施[1～4]。

而隨著三峽及其上游控制性水庫陸續建成，洪水期間三口分流減少，洞庭湖入湖水量減少，洞庭湖及受湖泊水位頂托影響的四水尾閭防洪情勢有所變化，區內超額洪量及時空分布亦隨之變化。再者，隨著地區社會經濟發展，四水尾閭部分一般垸（省級防洪預案確定的分蓄洪堤垸）已成為城市規劃范圍和工業園區，一旦遭遇洪水啟用進行分洪對區域的社會經濟將會造成巨大影響。在這種形勢下，通過四水尾閭地區的洪水分析，有針對性地對四水尾閭地區分蓄洪布局調整進行研究，對今后四水尾閭防洪、綜合治理及經濟社會發展布局均具有重要意義。

本次研究主要涉及四水尾閭地區包括湘江湘潭至湘陰112 km、資水桃江至南洞庭湖68.5 km、沅水桃源至目平湖105 km、澧水石門至七里湖92 km的河段及兩岸堤防保護的區域，其區域防洪任務主要由河道兩岸堤防和蓄滯洪區共同承擔[5]。本文以協調區域防洪安全和地區社會經濟發展的矛盾關系為目的，對四水尾閭分蓄洪布局的調整進行初步探討。

1 超額洪量

超額洪量是指超過河道、湖泊安全下泄能力的洪水量。四水尾閭汛期主要靠兩岸堤防約束洪水，之后匯入洞庭湖，河道超額洪量需通過蓄滯洪區分洪以保證堤防及保護區安全。本文首先對四水尾閭地區河道的超額洪量進行計算分析。

1.1 防洪標準

根據《長江流域防洪規劃》，洞庭湖區總體的洪水防御對象為1954年洪水，在發生1954年洪水時，保證重點保護地區的防洪安全，湘江、資水、沅江、澧水總體防洪標準為20年一遇，其中地級城市防洪標準為50年一遇，縣級城市防洪標準為20年一遇[6]。

根據水利部水規計〔1994〕183號文《關于報送湖南省洞庭湖區1994—2000年防洪治澇規劃報告（近期治理第二期工程）審查意見的函》以及水規計〔1998〕166號文《關于<洞庭湖區綜合治理近期規劃報告>的批復》，洞庭湖區堤防設計水位東、南洞庭湖及藕池河系仍按1954年實測最高洪水位確定，西洞庭湖及淞滋、太平水系以解放以來至1991年實測最高洪水位確定[7]。

湘、資、沅、澧四水尾閭涉及有爛泥湖大圈、長春垸、沅南垸、沅澧垸、松澧大圈多個重點垸，覆蓋長沙、益陽、常德3個地級市及湘陰、漢壽、澧縣、津市等多個縣市區。經過重點垸堤防加固工程（二期）和城市防洪工程建設后，重點垸堤防已達洞庭湖二期治理設計標準，部分城區堤防已達城市防洪設計標準。

1.2 超額洪量分布

本文采用水動力學方法來計算區域超額洪量[8]，利用MIKE11軟件分別建立四水尾閭河段的一維河道模型。計算范圍為從上游控制性站點（湘潭、桃江、桃源和石門）至下游河道出口，上游邊界采用20年一遇設計洪水，下游邊界為相應湖泊堤防設計水位，以保證四水尾閭重點垸和重要城鎮的安全。經上游水庫調洪后的設計洪水過程如圖1所示。

圖1 四水尾閭20年一遇洪水過程線

根據模型計算結果，湘水長沙（控制水位36.81 m）附近的超額洪量為0.585億m3；資水益陽（控制水位36.96 m）附近為0.441億m3；澧水津市（控制水位41.91 m）附近為2.95億m3；沅水常德（控制水位39.68 m）附近無超額洪量。

2 分蓄洪分析

2.1 分蓄洪計算方案

當湘、資、沅、澧四水或組合發生非常洪水時，除24個國家級蓄洪垸外，湖南省另設23個一般垸作為省級蓄洪備用垸共同啟用（四水尾閭地區共20個），以確保洞庭湖區重點烷、重要城鎮和重要交通干線的安全[詳見《湖南省洞庭湖區防御洪水方案》（湘防〔2016〕45號）]。將此作為四水尾閭蓄滯洪區啟用依據，制定分蓄洪計算方案如表1所示（方案1～6）。

表1 四水尾閭分蓄洪計算方案表

由四水尾閭分蓄洪堤垸的基本情況（表2）可知：湘水尾閭的蘇蓼垸、翻身垸現居住人口較多，洋沙湖垸已開發為旅游度假區；資水尾閭新橋河上垸、花果山垸人口較多，牛潭河垸內規劃有工業園；沅水尾閭的車湖垸和陬溪垸內規劃有省級工業園；澧水的陽由垸部分已成為津市市區，新洲上垸內規劃有工業園，這些分蓄洪堤垸若進行分蓄洪，將會給當地經濟造成很大損失。考慮不開啟以上分蓄洪堤垸進行分蓄洪，四水尾閭超額洪量由其他堤垸分擔的可能性，設置了分蓄洪計算方案7～9（表1）。由于沅水尾閭常德附近無超額洪量，應對上游20年一遇設計洪水不需進行分蓄洪，因此不設置相應分蓄洪計算方案。

表2 四水尾閭分蓄洪堤垸基本情況表

2.2 分蓄洪效果計算

當四水尾閭地區遭遇20年一遇設計洪水，尾閭控制站達到控制水位（分蓄洪水位）時通過分蓄洪堤垸進行分蓄洪，各方案的計算結果如下：

1）湘水尾閭（圖2）：不分洪條件下，經計算長沙最高洪水位為37.02 m，高于控制水位0.21 m。當長沙水位達到36.81 m，啟用分蓄洪堤垸進行分洪：方案2（全部開啟）分洪總量7.04億m3，長沙最高水位36.84 m，較不分洪條件水位下降0.18 m；方案1（不開啟城西垸）分洪總量2.53億m3，長沙最高水位36.89 m，與方案2相比，不開啟城西垸蓄洪使長沙最高水位升高0.05 m；方案7（不開啟蘇蓼垸、翻身垸和洋沙湖垸）分洪總量5.23億m3，長沙最高水位36.94 m，與方案2相比，分蓄洪后長沙最高水位升高0.10 m，與方案1相比則升高0.05 m。

圖2 湘水尾閭各分蓄洪方案下長沙水位過程線

2）資水尾閭（圖3）：不分洪條件下，經計算益陽最高洪水位為37.71 m，高于控制水位0.75 m。當益陽水位達到36.96 m，啟用分蓄洪堤垸進行分洪：方案4（全部開啟）分洪總量7.51億m3，益陽最高洪水位36.96 m，較不分洪條件水位下降0.75 m，分蓄洪后益陽水位低于控制水位；方案3（不開啟民主垸）分洪總量0.73億m3，益陽最高洪水位37.02 m，與方案4相比，不開啟民主垸蓄洪使益陽最高水位升高0.06 m；方案8（不開啟新橋河上垸、花果山垸和牛潭河垸）分洪總量為7.30億m3，益陽最高水位36.96 m，分蓄洪后益陽水位低于控制水位，分蓄洪效果與方案4相同，好于方案3。

圖3 資水尾閭各分蓄洪方案下益陽水位過程線

3）澧水尾閭（圖4）：不分洪條件下，經計算津市最高洪水位為43.16 m，高于控制水位1.25 m。當津市水位達到41.91 m，啟用分蓄洪堤垸進行分洪：方案6（全部開啟）分洪總量8.08億m3，津市最高水位42.01 m，較不分洪條件水位下降1.15 m；方案5（不開啟新洲下垸、陽由垸、新洲上垸和九垸）分洪總量3.92億m3，津市最高水位42.39 m，與方案6相比，不開啟新洲下垸、陽由垸、新洲上垸和九垸蓄洪使津市最高水位升高0.38 m；方案9（不開啟陽由垸和新洲上垸）分洪總量7.21億m3，津市最高水位42.21 m，與方案6相比，分蓄洪后津市最高水位升高0.20 m，與方案5相比則降低0.18 m。

圖4 澧水尾閭各分蓄洪方案下津市水位過程線

2.3 分蓄洪垸調整分析

根據各方案計算的分蓄洪效果，對四水尾閭分蓄洪垸調整初步探討如下：

1）湘水尾閭（圖2）：3個計算方案（方案1、2和7）中，雖分蓄洪總量遠大于超額洪量，但分蓄洪后長沙水位仍高于控制水位，主要原因在于分蓄洪堤垸均位于長沙下游，分蓄洪過程不能有效分擔長沙附近的超額洪量，對長沙水位降低作用有限。對比方案2和方案7，啟用蘇蓼垸、翻身垸和洋沙湖垸分蓄洪僅能降低長沙水位0.10 m，分蓄洪效果并不理想，且分蓄洪需轉移的人口眾多、淹沒造成的損失較大，因此，建議對該三處分蓄洪垸進行調整，可將其作為分蓄洪保留區，降低啟用頻率。目前湘水尾閭的分蓄洪堤垸還不能有效解決20年一遇設計洪水條件下長沙附近的超額洪量，若要緩解長沙的防洪壓力，可考慮在長沙附近或上游增設分蓄洪區。

2）資水尾閭（圖3）：根據方案4和方案8的計算結果，分蓄洪后益陽水位始終低于控制水位，資水尾閭分蓄洪堤垸能夠承擔益陽附近的超額洪量，分蓄洪效果良好。目前新橋河上垸和花果山垸內居住的人口較多，分蓄洪需轉移人口較多；牛潭河垸規劃建設為省級工業園區，淹沒造成的經濟損失較大，且不啟用這三垸分蓄洪已能夠應對20年一遇設計洪水，因此建議將新橋河上垸、花果山垸和牛潭河垸調整為分蓄洪保留區。

3）沅水尾閭：依靠沅水尾閭現有堤防，不開啟分蓄洪堤垸能夠應對20年一遇設計洪水。目前車湖垸和陬溪垸規劃建設為省級工業園區，分蓄洪帶來的淹沒損失較大，因此建議將車湖垸和陬溪垸調整為分蓄洪保留區。

4）澧水尾閭（圖4）：根據方案5、6和方案9的計算結果，澧水尾閭啟用分蓄洪堤垸對津市水位降低作用顯著，但分蓄洪后津市水位仍高于控制水位，分蓄洪堤垸不能完全承擔津市附近的超額洪量。對比方案6和方案9，啟用陽由垸和新洲上垸分蓄洪僅能降低津市水位0.20 m，對津市水位降低效果有限。目前陽由垸部分已成為津市的市區，社會經濟發展迅速，新洲上垸規劃建設為工業園區，若進行分蓄洪，人口轉移較多，分蓄洪淹沒損失較大。綜合考慮，建議對澧水尾閭的分蓄洪布局進行調整，取消陽由垸的蓄滯洪區功能，將新洲上垸調整為分蓄洪保留區，并在津市附近或上游增加分蓄洪區，以分擔津市附近的超額洪量。

3 結論與建議

通過計算分析可知，在20年一遇洪水條件下，四水尾閭面臨的防洪壓力依然嚴峻。現狀情況下，湘水尾閭、澧水尾閭的分蓄洪堤垸還不能完全承擔長沙、津市附近的超額洪量，需在長沙和津市附近或上游增設分蓄洪區；資水尾閭、沅水尾閭的分蓄洪堤垸基本能夠承擔益陽、常德附近的超額洪量。此外，隨著分蓄洪垸所在區域經濟社會的發展，土地利用方式的改變，與區域防洪布局的矛盾已經開始凸顯，因此，四水尾閭地區分蓄洪區需做出相應調整，以解決區域經濟發展需求和防洪安全之間存在的問題。