蘇茂林,沈 潔,王博強
(1.黃河水利委員會,河南 鄭州 450003;2.黃河勘測規劃設計研究院有限公司,河南 鄭州 450003)
北金堤滯洪區位于黃河下游高村至陶城鋪寬河道轉窄河道過渡段左岸,是黃河流域列入《國家滯洪區修訂名錄》的2處滯洪區之一,是黃河下游“上攔下排、兩岸分滯”防洪工程體系的重要組成部分,也是防御黃河下游超標準洪水的重要工程措施之一[1-2]。滯洪區設有分洪閘和退水閘各1座,渠村分洪閘設計分洪能力10 000 m3/s,可分滯黃河洪量20億m3;張莊退水閘位于該滯洪區下游,設計退水能力1 000 m3/s,并承擔控制黃河向區內倒灌的任務。北金堤滯洪區涉及河南、山東兩省7個縣(市),面積2 316 km2、人口209.86萬人,其中:河南省面積2 252 km2、人口208.30萬人,山東省面積64 km2、人口1.56萬人。
該滯洪區始建于1951年,根據中央財經委《關于預防黃河異常洪水的決定》,在長垣縣石頭莊修筑溢洪堰分洪工程,利用北金堤以南地區分滯洪水,滯洪區面積2 918 km2。1975年淮河發生特大暴雨,經計算,同類暴雨在利用三門峽水庫控制上游來水后,黃河下游花園口站仍可能出現46 000 m3/s的洪水,根據國務院《關于防御黃河下游特大洪水意見的報告》的批復,于1977年廢除石頭莊溢洪堰,新建濮陽縣渠村分洪閘,并加高加固北金堤,改建后滯洪區面積2 316 km2。
北金堤滯洪區是黃河流域防洪減災體系的重要組成部分,其分洪運用原則為保證艾山以下不超過大堤設防流量11 000 m3/s,設計分滯黃河水量20億m3[3]。近年來黃河中下游洪水泥沙情勢發生了較大變化,防洪工程體系基本完善,隨著新一輪黃河流域防洪規劃的開展,新時期增進民生福祉等措施的貫徹執行,都將妥善解決滯洪區經濟社會發展問題提上了議事日程,本文就新時期北金堤滯洪區的防洪地位及其建設發展原則進行探討。
在分析北金堤滯洪區運用及其作用時比較了2套設計的洪水成果,分別是黃河流域防洪規劃(2008年)成果和近期審查的黃河流域水文設計修訂成果。黃河中下游防洪工程體系中各工程按設計防洪運用方式考慮,經計算,2套設計洪水成果計算的北金堤分洪量差別不大,萬年一遇洪水北金堤滯洪區需承擔分洪量分別為5.85億m3和6.21億m3。小浪底水庫建成投入運行后,需要北金堤滯洪區分洪量由建庫前的20億m3減小到6億m3左右,減小了70%左右,本文主要采用黃河流域防洪規劃(2008年)成果進行分析。
利用DHI公司開發的MIKE系列軟件構建北金堤滯洪區一維、二維耦合水動力模型,根據洪水調洪結果分析北金堤滯洪區洪水風險。結果表明:萬年一遇洪水通過渠村分洪閘分洪,最大分洪流量7 700 m3/s,滯洪區蓄洪量6.91億m3(含金堤河來水0.7億m3),淹沒面積1 603.2 km2,其中長垣市15.3 km2、滑縣310.5 km2、濮陽市1 277.4 km2,濮陽開發區、濮陽縣城、范縣縣城、臺前縣城均受到洪水淹沒,平均淹沒水深1.19 m,最大淹沒水深6.01 m,48.1%淹沒水深在1 m以下,46.8%淹沒水深為1~3 m。
小浪底建庫前后萬年一遇洪水北金堤滯洪區淹沒風險見表1、圖1。小浪底水庫建成后,萬年一遇洪水北金堤滯洪區淹沒面積為1 603.2 km2,較以往20億m3分洪量[4]的淹沒面積減小571.7 km2,其中水深大于1 m的區域面積減少1 674.1 km2,水深小于等于1 m的區域面積減少61.6 km2。
表1 小浪底建庫前后萬年一遇洪水北金堤滯洪區淹沒風險
圖1 萬年一遇洪水小浪底水庫建成前后北金堤滯洪區淹沒范圍
黃河下游是舉世聞名的地上“懸河”,洪水危害極為嚴重,歷史上“三年兩決口,百年一改道”,給國家和人民帶來了深重災難。根據分析,下游大堤一旦失事,洪水淹沒和沙壓范圍涉及冀、魯、豫、皖、蘇5省所屬的24個地(市)、110個縣(市),總面積12萬km2,耕地1.12億畝(15畝=1 hm2),人口約1.2億人,開封、新鄉等重要城市和京廣、隴海、京九、津浦、新菏等重要鐵路干線及107、310等國道可能被沖毀,中原油田、勝利油田、淮北煤田等重要能源基地將嚴重受損,泥沙將使大量土地沙化,長期以來建設的灌溉排水系統及治淮、治海工程體系將毀于一旦,對經濟社會和生態環境將造成長期、難以恢復的不良影響。
中華人民共和國成立后,為根治黃河水患,在黃河中游干、支流修建了三門峽、小浪底水庫和陸渾、故縣、河口村水庫,對黃河下游兩岸大堤先后進行了4次加高培厚,開辟了北金堤、東平湖等滯洪區,開展了河道整治,初步形成了“上攔下排、兩岸分滯”的黃河下游防洪工程體系。在防洪減淤工程措施和非工程措施的共同作用下,黃河下游取得了連續70多a伏秋大汛不決口的安瀾局面,保障了黃淮海平原經濟社會的穩定發展。
同時,黃河流域洪水威脅依然長期存在。河道泥沙淤積是導致黃河防洪問題突出的根本原因,主要表現在兩個方面:一是泥沙淤積在河道內,引起河床抬升,同流量水位升高,河道泄洪能力降低,使河道兩岸堤防的防守越來越困難;二是黃河下游泥沙淤積、橫向分布不均造成“槽高、灘低、堤根洼”二級“懸河”形態,灘地橫比降遠大于縱比降,洪水一旦漫灘,易形成“橫河”“斜河”直沖防洪大堤,威脅堤防安全。
根據《黃河古賢水利樞紐工程可行性研究報告》,按照設計的水沙條件,預計2035年小浪底水庫攔沙庫容將淤滿,屆時,考慮水利水土保持措施的減沙作用,依靠小浪底水庫調水調沙,雖然每年減少下游河道淤積0.3億~0.4億t,但下游河道仍呈現逐步淤積狀態,預計2035—2095年下游河道累計淤積量為125.82億t,年均淤積2.10億t。古賢水庫投入運用后,預計2035—2095年下游河道淤積量為54.06億t,年均淤積0.90億t。
北金堤滯洪區是黃河下游超標準洪水防御體系的重要組成部分。小浪底水庫建成后,北金堤滯洪區的分洪運用概率降低為近千年一遇,萬年一遇洪水需要北金堤滯洪區分洪量減小為小浪底水庫建庫前的30%左右,但是洪水風險依然是黃河流域的最大威脅,保障黃河長治久安仍是治理黃河的首要任務。從目前的認識和黃河防洪保安的長遠考慮,北金堤滯洪區在今后相當長的時期內仍然是不可缺少的重要防洪減災措施。
按照黨中央、國務院及水利部有關部署,黃河水利委員會于2021年組織開始黃河流域防洪規劃的修編工作,其中蓄滯洪區規劃是本次防洪規劃修編工作重點之一:主要任務是統籌洪水風險區域與社會經濟發展區域的關系,研究北金堤滯洪區在新水沙情勢和工程體系布局下的功能定位,提出滯洪區內禁止開發建設范圍和建設項目負面清單。結合前述新時期北金堤滯洪區防洪運用方式、風險分析及防洪地位分析,提出新時期北金堤滯洪區建設發展原則。
蓄滯洪區是江河流域防洪減災體系的重要組成部分。在修建水庫攔蓄洪水、加固江河堤防、提高河道排泄洪水能力,構建江河防洪減災體系的同時,設置一定數量的蓄滯洪區,適時分蓄超額洪水,削減洪峰,是合理處理局部與全局關系、最大限度減輕洪水災害總體損失的重要措施。
黃河在我國經濟社會發展和生態安全方面具有十分重要的地位,黃河防洪安全關系全流域及黃淮海平原廣大地區人民生命財產安全及生態安全。黃河下游是地上“懸河”,一旦失事,將打亂國民經濟部署,付出巨大的政治、經濟、生態代價。因此,不僅要確保標準內洪水防洪安全,而且對于超標準洪水也要采取一切必要措施,最大限度減輕下游防洪災害損失,北金堤滯洪區是處理黃河下游超標準洪水的一張“王牌”。國務院2008年批復的《黃河流域防洪規劃》(國函〔2008〕63號)提出:“北金堤滯洪區是防御黃河下游超標準洪水的重要工程措施之一,……本規劃將北金堤滯洪區作為防御特大洪水的臨時分洪措施,予以保留。”2014年國務院批復的《黃河防御洪水方案》(國函〔2014〕44號)明確指出:“黃河防御洪水遵循統籌兼顧、蓄泄兼籌、工程措施與非工程措施結合、局部服從全局的原則。發生設計標準以上洪水時,充分發揮防洪工程體系的作用,采取必要措施,確保重點防洪目標安全。”開辟北金堤是在總結和發展歷代治黃經驗的基礎上提出的要求,是人們正確認識黃河洪水泥沙危害的結果,更是當下實現黃河流域長治久安的戰略要求,北金堤有其不可替代的戰略地位和重大作用。因此,北金堤滯洪區在建設發展時須保留其滯洪區的功能定位。
北金堤滯洪區具有防洪與區內居民生存發展的雙重功能,由于其具有不可替代的防洪作用,因此北金堤滯洪區需要保留,同時區內面臨著迫切的建設發展需求。對于北金堤這一特殊的滯洪區需要采取特殊的管理政策,允許其有條件地進行建設發展,以促進滯洪區防洪功能的有效發揮和經濟社會的可持續發展。根據《中華人民共和國防洪法》等法律法規和規范要求,提出北金堤滯洪區如下建設條件。
一是不能分割北金堤滯洪區的整體性,要最大限度保留其蓄滯洪容積。滯洪區建設不能擠占其整體分洪空間,不能建設圍堤、副堤等破壞滯洪區整體性的工程設施。
二是建設項目不能阻礙滯洪區的分洪通道。不得在洪水主流區域內和分(退)洪口門附近建設有礙行洪的項目,不能延緩滯洪區的分洪時間,使黃河洪水能夠在最短的時間進入滯洪區,如確需建設應采取相應補救措施恢復行洪能力。
三是需要規劃好區內居民撤退線路。一旦分洪,每個建設點、居民點應有在分洪后洪水傳播時間內撤出的通道和線路,最大限度保證滯洪區內人員安全。
四是限制污染項目建設,防止滯洪區水污染。嚴格遵照《蓄滯洪區安全與建設指導綱要》《全國蓄滯洪區建設與管理規劃》等,嚴禁在蓄滯洪區發展污染嚴重、危險產業,禁止生產、儲存可能導致嚴重污染的化學物品、有毒物品及其他危險品,已有的應限期遷出。對于有其他污染可能的項目建設,應嚴格實行其審批程序,最大限度降低滯洪區的污染風險。
五是建設項目應滿足滯洪區防洪要求。北金堤滯洪區在發揮分洪、滯洪功能的同時,區內金堤河等也有自身的防洪任務,滯洪區仍存在內澇問題,因此項目建設要滿足防洪要求。
在滿足上述要求、保障防洪安全的前提下,北金堤滯洪區可結合區域社會經濟發展需求進行規劃建設。
北金堤滯洪區自建成之日起未曾啟用,其作為保留滯洪區,使得滯洪區內經濟社會發展受到制約。限于目前的蓄滯洪區補償政策,近70 a來北金堤滯洪區未得到合理補償,為彌補區內人民損失,建議開展北金堤滯洪區常態化補償機制研究。