李 覓，謝懷斌，劉瑞芳

（1.湖南省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)規(guī)劃研究總院有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410007；2.隆回縣水文局，湖南 邵陽(yáng) 422200；3.邵陽(yáng)縣水文局，湖南 邵陽(yáng) 422100）

前 言

20世紀(jì)90年代末，洞庭湖湘、資、沅、澧四水尾閭地區(qū)頻繁發(fā)生洪澇災(zāi)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(dǎo)致的河道過(guò)洪能力降低。從事洞庭湖治理相關(guān)的專家由此提出了增加上游水庫(kù)調(diào)蓄、加強(qiáng)加固堤防、疏浚河道以及加強(qiáng)國(guó)家蓄滯洪區(qū)建設(shè)等防洪減災(zāi)措施[1～4]。

而隨著三峽及其上游控制性水庫(kù)陸續(xù)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(shì)有所變化，區(qū)內(nèi)超額洪量及時(shí)空分布亦隨之變化。再者，隨著地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，四水尾閭部分一般垸（省級(jí)防洪預(yù)案確定的分蓄洪堤垸）已成為城市規(guī)劃范圍和工業(yè)園區(qū)，一旦遭遇洪水啟用進(jìn)行分洪對(duì)區(qū)域的社會(huì)經(jīng)濟(jì)將會(huì)造成巨大影響。在這種形勢(shì)下，通過(guò)四水尾閭地區(qū)的洪水分析，有針對(duì)性地對(duì)四水尾閭地區(qū)分蓄洪布局調(diào)整進(jìn)行研究，對(duì)今后四水尾閭防洪、綜合治理及經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展布局均具有重要意義。

本次研究主要涉及四水尾閭地區(qū)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(hù)的區(qū)域，其區(qū)域防洪任務(wù)主要由河道兩岸堤防和蓄滯洪區(qū)共同承擔(dān)[5]。本文以協(xié)調(diào)區(qū)域防洪安全和地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的矛盾關(guān)系為目的，對(duì)四水尾閭分蓄洪布局的調(diào)整進(jìn)行初步探討。

1 超額洪量

超額洪量是指超過(guò)河道、湖泊安全下泄能力的洪水量。四水尾閭汛期主要靠?jī)砂兜谭兰s束洪水，之后匯入洞庭湖，河道超額洪量需通過(guò)蓄滯洪區(qū)分洪以保證堤防及保護(hù)區(qū)安全。本文首先對(duì)四水尾閭地區(qū)河道的超額洪量進(jìn)行計(jì)算分析。

1.1 防洪標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)《長(zhǎng)江流域防洪規(guī)劃》，洞庭湖區(qū)總體的洪水防御對(duì)象為1954年洪水，在發(fā)生1954年洪水時(shí)，保證重點(diǎn)保護(hù)地區(qū)的防洪安全，湘江、資水、沅江、澧水總體防洪標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，其中地級(jí)城市防洪標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇，縣級(jí)城市防洪標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇[6]。

根據(jù)水利部水規(guī)計(jì)〔1994〕183號(hào)文《關(guān)于報(bào)送湖南省洞庭湖區(qū)1994—2000年防洪治澇規(guī)劃報(bào)告（近期治理第二期工程）審查意見(jiàn)的函》以及水規(guī)計(jì)〔1998〕166號(hào)文《關(guān)于<洞庭湖區(qū)綜合治理近期規(guī)劃報(bào)告>的批復(fù)》，洞庭湖區(qū)堤防設(shè)計(jì)水位東、南洞庭湖及藕池河系仍按1954年實(shí)測(cè)最高洪水位確定，西洞庭湖及淞滋、太平水系以解放以來(lái)至1991年實(shí)測(cè)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(zhǎng)春垸、沅南垸、沅澧垸、松澧大圈多個(gè)重點(diǎn)垸，覆蓋長(zhǎng)沙、益陽(yáng)、常德3個(gè)地級(jí)市及湘陰、漢壽、澧縣、津市等多個(gè)縣市區(qū)。經(jīng)過(guò)重點(diǎn)垸堤防加固工程（二期）和城市防洪工程建設(shè)后，重點(diǎn)垸堤防已達(dá)洞庭湖二期治理設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，部分城區(qū)堤防已達(dá)城市防洪設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 超額洪量分布

本文采用水動(dòng)力學(xué)方法來(lái)計(jì)算區(qū)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(jì)算范圍為從上游控制性站點(diǎn)（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(shè)計(jì)洪水，下游邊界為相應(yīng)湖泊堤防設(shè)計(jì)水位，以保證四水尾閭重點(diǎn)垸和重要城鎮(zhèn)的安全。經(jīng)上游水庫(kù)調(diào)洪后的設(shè)計(jì)洪水過(guò)程如圖1所示。

圖1 四水尾閭20年一遇洪水過(guò)程線

根據(jù)模型計(jì)算結(jié)果，湘水長(zhǎng)沙（控制水位36.81 m）附近的超額洪量為0.585億m3；資水益陽(yáng)（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(wú)超額洪量。

2 分蓄洪分析

2.1 分蓄洪計(jì)算方案

當(dāng)湘、資、沅、澧四水或組合發(fā)生非常洪水時(shí)，除24個(gè)國(guó)家級(jí)蓄洪垸外，湖南省另設(shè)23個(gè)一般垸作為省級(jí)蓄洪備用垸共同啟用（四水尾閭地區(qū)共20個(gè)），以確保洞庭湖區(qū)重點(diǎn)烷、重要城鎮(zhèn)和重要交通干線的安全[詳見(jiàn)《湖南省洞庭湖區(qū)防御洪水方案》（湘防〔2016〕45號(hào)）]。將此作為四水尾閭蓄滯洪區(qū)啟用依據(jù)，制定分蓄洪計(jì)算方案如表1所示（方案1～6）。

表1 四水尾閭分蓄洪計(jì)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(xiàn)居住人口較多，洋沙湖垸已開(kāi)發(fā)為旅游度假區(qū)；資水尾閭新橋河上垸、花果山垸人口較多，牛潭河垸內(nèi)規(guī)劃有工業(yè)園；沅水尾閭的車湖垸和陬溪垸內(nèi)規(guī)劃有省級(jí)工業(yè)園；澧水的陽(yáng)由垸部分已成為津市市區(qū)，新洲上垸內(nèi)規(guī)劃有工業(yè)園，這些分蓄洪堤垸若進(jìn)行分蓄洪，將會(huì)給當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)造成很大損失。考慮不開(kāi)啟以上分蓄洪堤垸進(jìn)行分蓄洪，四水尾閭超額洪量由其他堤垸分擔(dān)的可能性，設(shè)置了分蓄洪計(jì)算方案7～9（表1）。由于沅水尾閭常德附近無(wú)超額洪量，應(yīng)對(duì)上游20年一遇設(shè)計(jì)洪水不需進(jìn)行分蓄洪，因此不設(shè)置相應(yīng)分蓄洪計(jì)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(jì)算

當(dāng)四水尾閭地區(qū)遭遇20年一遇設(shè)計(jì)洪水，尾閭控制站達(dá)到控制水位（分蓄洪水位）時(shí)通過(guò)分蓄洪堤垸進(jìn)行分蓄洪，各方案的計(jì)算結(jié)果如下：

1）湘水尾閭（圖2）：不分洪條件下，經(jīng)計(jì)算長(zhǎng)沙最高洪水位為37.02 m，高于控制水位0.21 m。當(dāng)長(zhǎng)沙水位達(dá)到36.81 m，啟用分蓄洪堤垸進(jìn)行分洪：方案2（全部開(kāi)啟）分洪總量7.04億m3，長(zhǎng)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(kāi)啟城西垸）分洪總量2.53億m3，長(zhǎng)沙最高水位36.89 m，與方案2相比，不開(kāi)啟城西垸蓄洪使長(zhǎng)沙最高水位升高0.05 m；方案7（不開(kāi)啟蘇蓼垸、翻身垸和洋沙湖垸）分洪總量5.23億m3，長(zhǎng)沙最高水位36.94 m，與方案2相比，分蓄洪后長(zhǎng)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(zhǎng)沙水位過(guò)程線

2）資水尾閭（圖3）：不分洪條件下，經(jīng)計(jì)算益陽(yáng)最高洪水位為37.71 m，高于控制水位0.75 m。當(dāng)益陽(yáng)水位達(dá)到36.96 m，啟用分蓄洪堤垸進(jìn)行分洪：方案4（全部開(kāi)啟）分洪總量7.51億m3，益陽(yáng)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(yáng)水位低于控制水位；方案3（不開(kāi)啟民主垸）分洪總量0.73億m3，益陽(yáng)最高洪水位37.02 m，與方案4相比，不開(kāi)啟民主垸蓄洪使益陽(yáng)最高水位升高0.06 m；方案8（不開(kāi)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(yáng)最高水位36.96 m，分蓄洪后益陽(yáng)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(yáng)水位過(guò)程線

3）澧水尾閭（圖4）：不分洪條件下，經(jīng)計(jì)算津市最高洪水位為43.16 m，高于控制水位1.25 m。當(dāng)津市水位達(dá)到41.91 m，啟用分蓄洪堤垸進(jìn)行分洪：方案6（全部開(kāi)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(kāi)啟新洲下垸、陽(yáng)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(kāi)啟新洲下垸、陽(yáng)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(kāi)啟陽(yáng)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(guò)程線

2.3 分蓄洪垸調(diào)整分析

根據(jù)各方案計(jì)算的分蓄洪效果，對(duì)四水尾閭分蓄洪垸調(diào)整初步探討如下：

1）湘水尾閭（圖2）：3個(gè)計(jì)算方案（方案1、2和7）中，雖分蓄洪總量遠(yuǎn)大于超額洪量，但分蓄洪后長(zhǎng)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(zhǎng)沙下游，分蓄洪過(guò)程不能有效分擔(dān)長(zhǎng)沙附近的超額洪量，對(duì)長(zhǎng)沙水位降低作用有限。對(duì)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(zhǎng)沙水位0.10 m，分蓄洪效果并不理想，且分蓄洪需轉(zhuǎn)移的人口眾多、淹沒(méi)造成的損失較大，因此，建議對(duì)該三處分蓄洪垸進(jìn)行調(diào)整，可將其作為分蓄洪保留區(qū)，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(shè)計(jì)洪水條件下長(zhǎng)沙附近的超額洪量，若要緩解長(zhǎng)沙的防洪壓力，可考慮在長(zhǎng)沙附近或上游增設(shè)分蓄洪區(qū)。

2）資水尾閭（圖3）：根據(jù)方案4和方案8的計(jì)算結(jié)果，分蓄洪后益陽(yáng)水位始終低于控制水位，資水尾閭分蓄洪堤垸能夠承擔(dān)益陽(yáng)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(nèi)居住的人口較多，分蓄洪需轉(zhuǎn)移人口較多；牛潭河垸規(guī)劃建設(shè)為省級(jí)工業(yè)園區(qū)，淹沒(méi)造成的經(jīng)濟(jì)損失較大，且不啟用這三垸分蓄洪已能夠應(yīng)對(duì)20年一遇設(shè)計(jì)洪水，因此建議將新橋河上垸、花果山垸和牛潭河垸調(diào)整為分蓄洪保留區(qū)。

3）沅水尾閭：依靠沅水尾閭現(xiàn)有堤防，不開(kāi)啟分蓄洪堤垸能夠應(yīng)對(duì)20年一遇設(shè)計(jì)洪水。目前車湖垸和陬溪垸規(guī)劃建設(shè)為省級(jí)工業(yè)園區(qū)，分蓄洪帶來(lái)的淹沒(méi)損失較大，因此建議將車湖垸和陬溪垸調(diào)整為分蓄洪保留區(qū)。

4）澧水尾閭（圖4）：根據(jù)方案5、6和方案9的計(jì)算結(jié)果，澧水尾閭啟用分蓄洪堤垸對(duì)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(dān)津市附近的超額洪量。對(duì)比方案6和方案9，啟用陽(yáng)由垸和新洲上垸分蓄洪僅能降低津市水位0.20 m，對(duì)津市水位降低效果有限。目前陽(yáng)由垸部分已成為津市的市區(qū)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，新洲上垸規(guī)劃建設(shè)為工業(yè)園區(qū)，若進(jìn)行分蓄洪，人口轉(zhuǎn)移較多，分蓄洪淹沒(méi)損失較大。綜合考慮，建議對(duì)澧水尾閭的分蓄洪布局進(jìn)行調(diào)整，取消陽(yáng)由垸的蓄滯洪區(qū)功能，將新洲上垸調(diào)整為分蓄洪保留區(qū)，并在津市附近或上游增加分蓄洪區(qū)，以分擔(dān)津市附近的超額洪量。

3 結(jié)論與建議

通過(guò)計(jì)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(yán)峻。現(xiàn)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(dān)長(zhǎng)沙、津市附近的超額洪量，需在長(zhǎng)沙和津市附近或上游增設(shè)分蓄洪區(qū)；資水尾閭、沅水尾閭的分蓄洪堤垸基本能夠承擔(dān)益陽(yáng)、常德附近的超額洪量。此外，隨著分蓄洪垸所在區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，土地利用方式的改變，與區(qū)域防洪布局的矛盾已經(jīng)開(kāi)始凸顯，因此，四水尾閭地區(qū)分蓄洪區(qū)需做出相應(yīng)調(diào)整，以解決區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求和防洪安全之間存在的問(wèn)題。