季益柱，霍俊波，周若晞，王長(zhǎng)明

(中水淮河規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限公司，安徽 合肥 230601)

1 研究背景

淮河防御大洪水的綜合體系基本建成，但在防御中等洪水的問(wèn)題上，依然存在缺陷和難點(diǎn)。2003、2007年兩次洪水淮河干流高水位持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，因洪致澇問(wèn)題嚴(yán)重，與1991年相比，雖然淮干治理工程已發(fā)揮效益，但“關(guān)門(mén)淹”的現(xiàn)象沒(méi)有得到明顯改善。2020年淮河洪水王家壩至魯臺(tái)子河段超保證水位，正陽(yáng)關(guān)最高水位超設(shè)計(jì)水位0.25m，潤(rùn)河集、汪集、小柳巷河段超歷史水位，沿淮濛洼等8處行蓄洪區(qū)相繼啟用?，F(xiàn)行淮河防御洪水方案未針對(duì)中等洪水提出區(qū)別于大洪水的設(shè)防水位，淮河干流在遭遇中等洪水時(shí)水位偏高且持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、災(zāi)害損失嚴(yán)重等問(wèn)題，已成為淮河治理的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

近年來(lái)，淮河干流行蓄洪區(qū)調(diào)整和建設(shè)工程正在分段實(shí)施，淮河中游河道治理采取了退堤、切灘、疏浚和行蓄洪區(qū)優(yōu)化調(diào)度運(yùn)用等措施。然而，淮河中游現(xiàn)狀河道平槽泄量較小，淮河干流行蓄洪區(qū)調(diào)整和建設(shè)工程完成后，河道平槽泄量有所增加，但平槽泄量與設(shè)計(jì)流量的比值僅為1/4左右，設(shè)計(jì)洪水條件下沿淮行蓄洪區(qū)全部啟用，中等洪水條件下仍需啟用數(shù)量較多的行蓄洪區(qū)，且正陽(yáng)關(guān)等節(jié)點(diǎn)水位接近設(shè)計(jì)水位，中等洪水防汛壓力依然很大?；春又杏呜叫柽M(jìn)一步研究如何通過(guò)河道疏浚、退堤等合理的工程措施，提高河道灘槽泄量及行蓄洪區(qū)啟用標(biāo)準(zhǔn)，并降低淮干中等洪水位，減輕中等洪水防汛壓力，并在一定程度上降低干流高水位對(duì)支流及沿淮洼地的頂托影響。

對(duì)于淮河中游河道演變規(guī)律以及治理措施，已有相關(guān)研究。2011年楊興菊等[1]對(duì)淮河中游河道近期演變進(jìn)行了分析，表明主槽以沖刷為主，灘地表現(xiàn)為微淤、平衡或沖刷，主槽變化大于灘地；淮河中游河道自然演變比較緩慢，人工采砂導(dǎo)致的河床變形遠(yuǎn)大于自然演變。2012年劉玉年[2]等對(duì)淮河干流蚌埠段整治效果進(jìn)行了分析，該河段實(shí)施退堤、切灘、疏浚等整治工程后，能使1991、2003年同期洪水位分別降低0.46、0.23m。2013年辜兵和劉福田[3]對(duì)淮河干流河道疏浚治理進(jìn)行了初步研究，認(rèn)為疏浚規(guī)模要以平灘流量與造床流量相近為合適，疏浚深槽比切邊灘回淤風(fēng)險(xiǎn)小。2016年郭慶超、韓其為等[4]從研究淮河中游河道演變規(guī)律出發(fā)，量化第二造床流量，揭示第二造床流量與平灘流量關(guān)系的機(jī)理，探尋淮河治理的新方法，同時(shí)采用非均勻不平衡輸沙數(shù)學(xué)模型就上段疏浚、下段疏浚以及全河段疏浚對(duì)降低淮河干流洪水位的效果以及長(zhǎng)期維持情況進(jìn)行了計(jì)算研究。2019年羅志文[5]圍繞新時(shí)代治淮新形勢(shì)提出綜合治理目標(biāo)，從河道疏浚及生產(chǎn)圩治理、淮干行蓄洪區(qū)布局調(diào)整、淮干及沿淮湖泊蓄水以及淮河生態(tài)建設(shè)等方面提出綜合治理思路，其中淮河干流河道整治提出針對(duì)臨淮崗至浮山段河道通過(guò)擴(kuò)大和恢復(fù)河道主槽斷面的疏浚方案，擴(kuò)大平灘泄量，建設(shè)規(guī)模適當(dāng)?shù)闹行『樗ǖ溃怪行『樗惠^設(shè)計(jì)洪水位低1～2m。

考慮到淮河中游長(zhǎng)距離退堤方案在現(xiàn)行條件下實(shí)施難度極大，本文重點(diǎn)針對(duì)淮河中游河道疏浚方案，研究分析不同河道疏浚規(guī)模對(duì)降低淮河干流中等洪水位的效果，為進(jìn)一步完善淮河中游防洪工程體系布局，提高河道灘槽泄量及行蓄洪區(qū)啟用標(biāo)準(zhǔn)，研究提出區(qū)別于大洪水的中等洪水分級(jí)設(shè)防水位提供支撐。

2 研究范圍

淮干中游洪河口至正陽(yáng)關(guān)段，干流河道主槽平灘寬200m左右。正陽(yáng)關(guān)以上退堤工程已經(jīng)完成，堤內(nèi)行水寬度已達(dá)到1.5～2.0km。該段河底高程一般在19～12m，河底比降為1/20000～1/30000；洪水比降1/50000～1/60000。

淮干中游正陽(yáng)關(guān)至浮山段，河道主槽平灘寬一般為200～500m，主槽深為8.5～14.5m，堤內(nèi)行水寬度一般為600～1000m。行洪區(qū)行洪后，最大泄洪寬度可達(dá)10km。河底高程在正陽(yáng)關(guān)至蚌埠段一般為12～8m，蚌埠以下一般為8～5m。河床深淺變化很大，河底高程最高在13m左右，最低達(dá)-13.4m，且出現(xiàn)多處深切。正陽(yáng)關(guān)至渦河口段河底比降約為1/30000，洪水比降約為1/40000；渦河口至浮山段河底比降為1/30000～1/40000，洪水比降為1/20000～1/30000。

淮干中游浮山至洪山頭段河道主槽平灘寬一般為500～800m，堤內(nèi)行水寬度600～1000m。河底高程在浮山為5.5m，洪山頭為9.5m。該段河底逆坡，呈倒比降，洪水比降約為1/20000。洪山頭以下為洪澤湖，湖底高程為10.5m。

淮河中游洪河口至正陽(yáng)關(guān)、正陽(yáng)關(guān)至渦河口、渦河口至浮山、浮山至洪山頭河底比降向下游逐步放緩，甚至倒比降，而洪水比降逐步變大，洪水比降不盡合理?？紤]到洪河口至正陽(yáng)關(guān)段洪水比降僅為1/50000～1/60000，本次重點(diǎn)選定正陽(yáng)關(guān)以下段開(kāi)展中游河道疏浚研究，一方面有效降低淮河中游遇中等洪水條件下的洪水位，另一方面進(jìn)一步優(yōu)化中游洪水比降。

3 不同疏浚規(guī)模降低中等洪水位效果分析

3.1 河道疏浚方式

淮河干流行蓄洪區(qū)調(diào)整和建設(shè)工程涉及面廣、單項(xiàng)工程多、工程量和投資較大，分為王家壩至臨淮崗段、正陽(yáng)關(guān)至峽山口段、峽山口至渦河口段、蚌埠至浮山段、浮山以下段共5段工程分別開(kāi)展前期工作，逐步實(shí)施。目前淮河干流蚌埠至浮山段行洪區(qū)調(diào)整和建設(shè)工程基本實(shí)施完成，王家壩至臨淮崗段、正陽(yáng)關(guān)至峽山口段行洪區(qū)調(diào)整已開(kāi)工建設(shè)，峽山口至渦河口段、浮山以下段行洪區(qū)調(diào)整和建設(shè)工程處于前期工作階段。各段行洪區(qū)調(diào)整均涉及淮河干流河道疏浚、堤防退建加固等工程，河道疏浚設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 淮河干流行蓄洪區(qū)調(diào)整各段河道疏浚設(shè)計(jì)參數(shù)

本文在淮河干流行蓄洪區(qū)調(diào)整和建設(shè)工程實(shí)施完成的基礎(chǔ)上，擬定河道疏浚底寬350、400、450、500m共4組河道疏浚方案，開(kāi)展不同疏浚規(guī)模對(duì)降低淮河干流中等洪水位效果研究。各組疏浚方案均采用單式梯形斷面，疏浚范圍為淮干正陽(yáng)關(guān)至洪山頭河段，長(zhǎng)270km，疏浚底高程正陽(yáng)關(guān)-渦河口-洪山頭為12.0～9.0～5.0m，邊坡采用1∶4。典型斷面型式如圖1—4。

圖1 淮河中游河道疏浚底寬350m典型斷面圖

圖2 淮河中游河道疏浚底寬400m典型斷面圖

圖3 淮河中游河道疏浚底寬450m典型斷面圖

圖4 淮河中游河道疏浚底寬500m典型斷面圖

3.2 計(jì)算條件

本次分2段河道開(kāi)展淮河中游不同河道疏浚規(guī)模研究?；春痈闪餍行詈閰^(qū)調(diào)整后，正陽(yáng)關(guān)至渦河口段河道灘槽泄量(行洪區(qū)不啟用)為8000m3/s，設(shè)計(jì)流量為10000m3/s；渦河口以下段河道灘槽泄量(行洪區(qū)不啟用)為10500m3/s，設(shè)計(jì)流量為13000m3/s。

正陽(yáng)關(guān)至渦河口段分析中等洪水流量8000、8500、9000m3/s時(shí)，淮河中游在不同河道疏浚規(guī)模條件下的沿程各節(jié)點(diǎn)洪水位，并與設(shè)計(jì)水位進(jìn)行對(duì)比分析，其中下邊界渦河口水位采用22.92m。

渦河口至洪山頭段分析中等洪水流量10500、11000、11500m3/s時(shí)，淮河中游在不同河道疏浚規(guī)模條件下的沿程各節(jié)點(diǎn)洪水位，并與設(shè)計(jì)水位進(jìn)行對(duì)比分析，其中下邊界洪山頭水位采用16.24m。

3.3 計(jì)算結(jié)果分析

3.3.1擴(kuò)大平槽泄量分析

淮河中游正陽(yáng)關(guān)至渦河口段、渦河口至洪山頭段在不同疏浚規(guī)模條件下的平槽泄量統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表2。淮河中游長(zhǎng)距離河道疏?？蛇M(jìn)一步擴(kuò)大河道平槽泄量，河道疏浚底寬500m與現(xiàn)狀工況相比，正陽(yáng)關(guān)至渦河口段河道平槽泄量與設(shè)計(jì)流量占比由25%提高至42%，渦河口至洪山頭段河道平槽泄量與設(shè)計(jì)流量占比由28%提高至36%。

表2 不同疏浚規(guī)模河道平槽泄量統(tǒng)計(jì)表

3.3.2降低中等洪水位效果分析

淮河干流正陽(yáng)關(guān)至渦河口段流量8000、8500、9000m3/s時(shí)，在現(xiàn)狀工況(行蓄洪區(qū)調(diào)整后)、河道疏浚底寬350、400、450、500m五組工況條件下沿程水面線與設(shè)計(jì)水面線對(duì)比如圖5—7。淮河干流渦河口至洪山頭段流量10500、11000、11500m3/s時(shí)，在現(xiàn)狀工況(行蓄洪區(qū)調(diào)整后)、河道疏浚底寬350、400、450、500m五組工況條件下沿程水面線與設(shè)計(jì)水面線對(duì)比如圖8—10?？梢钥闯觯春又杏伍L(zhǎng)距離河道疏浚對(duì)降低中等洪水位具有較好的效果，并且隨著河道疏浚底寬的增加，水位降低幅度呈增加的趨勢(shì)。

圖5 流量8000m3/s條件下淮河中游正陽(yáng)關(guān)至渦河口段水面線

圖6 流量8500m3/s條件下淮河中游正陽(yáng)關(guān)至渦河口段水面線

圖7 流量9000m3/s條件下淮河中游正陽(yáng)關(guān)至渦河口段水面線

圖8 流量10500m3/s條件下淮河中游渦河口至洪山頭段水面線

圖9 流量11000m3/s條件下淮河中游渦河口至洪山頭段水面線

圖10 流量11500m3/s條件下淮河中游渦河口至洪山頭段水面線

淮河中游不同疏浚規(guī)模在不同中等流量條件下的水位降低效果統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表3。以河道疏浚底寬400m為例，遇行蓄洪區(qū)調(diào)整完成后河道灘槽泄量(行洪區(qū)不啟用)正陽(yáng)關(guān)至渦河口段8000m3/s、渦河口至洪山頭段10500m3/s流量條件下，沿程水位較設(shè)計(jì)水位降幅達(dá)0.7～1.2m；遇中等洪水正陽(yáng)關(guān)至渦河口段9000m3/s、渦河口至洪山頭段11500m3/s流量條件下，沿程水位較設(shè)計(jì)水位降幅也能達(dá)到0.5m以上。

表3 淮河中游不同疏浚規(guī)模降低水位效果統(tǒng)計(jì)表 單位：m

4 結(jié)論

隨著淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶建設(shè)、長(zhǎng)三角地區(qū)高質(zhì)量發(fā)展等國(guó)家重大戰(zhàn)略不斷推進(jìn)實(shí)施，淮河中游地區(qū)經(jīng)濟(jì)必將加速發(fā)展，亟待進(jìn)一步提高該地區(qū)水安全保障能力?；春痈闪餍行詈閰^(qū)調(diào)整后，河槽仍然較小，遇中等洪水仍存在高水位持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、行蓄洪區(qū)啟用數(shù)量較多等問(wèn)題?；春又杏伍L(zhǎng)距離河道疏?？蛇M(jìn)一步擴(kuò)大河道平槽泄量，有效降低中等洪水位，是解決淮河中游防御中等洪水問(wèn)題的有效途徑。

本文初步研究了淮河中游正陽(yáng)關(guān)至渦河口段、渦河口至洪山頭段在底寬350、400、450、500m共4組疏浚方案條件下，遇不同中等洪水流量的降低水位效果，可為今后淮河中游遇10～20年一遇中等洪水研究分級(jí)設(shè)防目標(biāo)、提出區(qū)別于大洪水的設(shè)防水位提供有益的參考。