蓄滯洪區(qū)的建設(shè)及其在南四湖流域洪水資源利用中的應(yīng)用研究

尹建部，劉江穎，鄭 鑫，梁晨璟，劉春彤

（1.山東省海河淮河小清河流域水利管理服務(wù)中心，山東 濟(jì)南 250199；2.水發(fā)規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司，山東 濟(jì)南 250013）

1 引言

我國傳統(tǒng)防汛工作以疏導(dǎo)為主，引導(dǎo)洪雨入海，然而此方法解決洪水風(fēng)險(xiǎn)的同時(shí)，卻導(dǎo)致部分地區(qū)缺水問題進(jìn)一步加劇。由此，洪水資源利用作為一種有效的減害增利手段得到了大力推廣，其強(qiáng)調(diào)的是將部分洪水轉(zhuǎn)化為可利用的水資源，在保證區(qū)域防洪效果的同時(shí)，可適時(shí)提供生活、生產(chǎn)以及生態(tài)所需水量[1]，本文主要圍繞洪水資源利用中蓄滯洪區(qū)的作用與規(guī)劃建設(shè)展開詳細(xì)分析。

2 蓄滯洪區(qū)的概念

蓄滯洪區(qū)，指的是河堤背水面以外臨時(shí)蓄存洪水的湖泊、沼澤、常積水地區(qū)等，多建于中下游河道[2]。蓄滯洪區(qū)在部分汛期流域水位較高而需防洪排澇的情況下可自然蓄存、滯留洪水，待洪澇風(fēng)險(xiǎn)解除后，江河水位下降，可開閘使洪水自然歸槽，為洪水資源化利用奠定了一定的基礎(chǔ)。

我國蓄滯洪區(qū)的設(shè)置具有一定的特殊性，不同于美國、日本等國嚴(yán)格禁止居民居住的要求，人多地少的現(xiàn)實(shí)條件使得我國大部分蓄滯洪區(qū)兼具防洪、人居和生產(chǎn)基地的雙重任務(wù)。對(duì)此，在蓄洪區(qū)必須合理修建堤防、撤退道路/橋梁、安全區(qū)、避水樓房等，有效控制淹沒或行洪范圍，以最小的代價(jià)蓄納超額洪水。

3 蓄滯洪區(qū)在洪水資源利用中的作用分析

3.1 蓄滯洪區(qū)作用分析

蓄滯洪區(qū)是我國防洪體系的重要組成部分，具體作用分析如下：

（1）保證重點(diǎn)區(qū)域防洪安全：我國江河洪水峰高量大，中下游河道泄洪能力存在不足，利用蓄滯洪區(qū)可分蓄超額洪水，保證重點(diǎn)區(qū)域防洪安全，減輕洪災(zāi)損失。根據(jù)最新防汛抗洪報(bào)道，截止2020 年8 月11 日，長江流域以三峽為核心進(jìn)行水庫群聯(lián)合調(diào)度，攔洪300 余億m3，結(jié)合限排、部分洲灘民垸行蓄洪等措施，大大緩解了長江中下游干流堤防壓力；淮河流域針對(duì)王家壩水位超29.3 m 保證水位并預(yù)報(bào)繼續(xù)上漲的嚴(yán)峻形勢，科學(xué)權(quán)衡利弊，啟用蒙洼蓄滯洪區(qū)開閘分洪，保證重要堤防、城市防洪安全。

（2）提高洪水資源的利用程度：自古以來，我國治水一直堅(jiān)持“入海為安”理念，雖可有效緩解洪澇災(zāi)害，但也會(huì)導(dǎo)致部分地區(qū)非汛期出現(xiàn)水資源短缺的問題，由此“洪水資源利用”概念被提出。通過蓄滯洪區(qū)的建設(shè)與運(yùn)用，可在保證流域防洪安全的同時(shí)，提高洪水利用程度，有利于緩解區(qū)域水資源供需矛盾、改善生態(tài)環(huán)境。

3.2 蓄滯洪區(qū)在我國運(yùn)用情況

建國以來，我國水庫、堤防、蓄滯洪區(qū)等工程建設(shè)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，在洪水防御、利用方面均取得了一定的成果，以蓄滯洪區(qū)為例，在我國建設(shè)情況如下：

（1）政策層面：我國頒布了《中華人民共和國防洪法》《蓄滯洪區(qū)安全與建設(shè)指導(dǎo)綱要》《蓄滯洪區(qū)運(yùn)用補(bǔ)償暫行辦法》等政策法規(guī)，各個(gè)地區(qū)在此基礎(chǔ)上結(jié)合自身實(shí)際逐步建立起蓄滯洪區(qū)建設(shè)和管理的制度體系以及分工明確的蓄滯洪區(qū)管理模式[3]。

（2）工程層面：我國蓄滯洪區(qū)98 處，經(jīng)過多年建設(shè)，截止2018 年底蓄洪容積已經(jīng)達(dá)到了1089 億m3，建成5 級(jí)及以上堤防31.2 萬km，為調(diào)控洪水、抵御災(zāi)害提供了堅(jiān)強(qiáng)屏障。

4 實(shí)例探析南四湖流域蓄滯洪區(qū)工程的建設(shè)情況

4.1 項(xiàng)目背景

根據(jù)《淮河流域防洪規(guī)劃》，近期規(guī)劃建設(shè)南四湖湖東滯洪區(qū)，包括泗河～青山、界河～城漷河、新薛河～郗山三處，總面積232 km2，耕地1.86 萬km2，人口27.3 萬人，設(shè)計(jì)滯洪庫容容量3.68 億m3，由此進(jìn)一步提升山東全省防洪減災(zāi)水平、增強(qiáng)雨洪資源利用能力。2017 年6 月19 日，根據(jù)可行性研究報(bào)告批復(fù)情況，工程總工期30 個(gè)月，總投資55064 萬元。

4.2 蓄滯洪區(qū)洪水風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算

此次工程任務(wù)是根據(jù)規(guī)劃落實(shí)防洪工程、安全工程建設(shè)，科學(xué)的洪水風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算是湖東滯洪區(qū)安全建設(shè)的重要前提。

4.2.1 洪水風(fēng)險(xiǎn)因子

南四湖湖東滯洪區(qū)洪水風(fēng)險(xiǎn)因子選用情況如下：

（1）運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)（Ty）：50 a 一遇；

（2）啟用幾率（Tq）：50 a 一遇；

（3）淹沒水深（H）：滯洪區(qū)范圍分別是泗河～青山、界河～城漷河段34.99 m 等高線以下以及新薛河～郗山段36.49 m 等高線以下，地面高程31.50 m～36.79 m，取0～5 m；

（4）淹沒歷時(shí)（t）：據(jù)估算，淹沒水深1 m、2 m、3 m～5 m時(shí)，取16.0 d、22.0 d、27.5 d。

4.2.2 淹沒風(fēng)險(xiǎn)度計(jì)算

本工程結(jié)合《全國蓄滯洪區(qū)建設(shè)與管理規(guī)劃》、風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算案例，選擇經(jīng)驗(yàn)公式法、數(shù)值計(jì)算法進(jìn)行計(jì)算，為規(guī)劃安全建設(shè)方案提供重要依據(jù)。

（1）經(jīng)驗(yàn)公式法

式中：R 為風(fēng)險(xiǎn)度；H 為淹沒水深，m；Ty為運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)，a；φ 為淹沒歷時(shí)修正系數(shù)，取值1.0～1.3。

湖東滯洪區(qū)淹沒水深分別取1 m、2 m、3 m、4 m、5 m，由此計(jì)算得到值，并根據(jù)《全國蓄滯洪區(qū)建設(shè)與管理規(guī)劃》規(guī)定的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)劃分風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，見表1。

表1 湖東滯洪區(qū)洪水風(fēng)險(xiǎn)度計(jì)算結(jié)果

（2）數(shù)值計(jì)算法

此種計(jì)算方法以上述提出的四大洪水風(fēng)險(xiǎn)因子為自變量，建立淹沒風(fēng)險(xiǎn)度與自變量函數(shù)關(guān)系，具體如下：

①基本風(fēng)險(xiǎn)度（Rj）計(jì)算公式如下：

式中：C1、C2、C3為Rj1、Rj2、Rj3修正系數(shù)，取值1/100、20.0、10.0；為淹沒水深，m；H 為運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)，a；Tq為啟用重現(xiàn)期，a。

湖東滯洪區(qū)淹沒水深分別取1 m、2 m、3 m、4 m、5 m，由此計(jì)算得到Rj=1、2、3、4、5。

②風(fēng)險(xiǎn)度（R）的計(jì)算公式如下：

式中：φ 為淹沒歷時(shí)修正系數(shù)；t 為淹沒歷時(shí)，d；a、b、c 為常數(shù)，取值1/8000、1/80、69/80。

計(jì)算結(jié)果見表2。

表2 湖東滯洪區(qū)洪水風(fēng)險(xiǎn)度計(jì)算結(jié)果

上述兩種方法計(jì)算所得結(jié)果基本一致，主要分歧集中在H=5 m 的情況下，從效益最優(yōu)原則出發(fā)，決定將其歸為中度風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。

4.3 洪水風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃

根據(jù)上一小節(jié)計(jì)算分析結(jié)果，開展湖東滯洪區(qū)洪水風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃，具體見圖1（總滯洪面積252.69 km2）：泗河～青山、界河～城漷河段34.99 m 等高線以下、新薛河～郗山段34.49 m 等高線以下為中度風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，其余為輕度風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。

圖1 湖東滯洪區(qū)洪水風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃

4.4 蓄滯洪區(qū)工程建設(shè)方案

4.4.1 建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)

（1）堤防級(jí)別（兩城四村航道堤防、解放溝左岸堤防）：2級(jí)。

（2）穿堤涵閘級(jí)別：與堤防級(jí)別相同。

（3）橋梁荷載等級(jí)：公路-Ⅱ級(jí)。

（4）工程區(qū)地震基本烈度：6 度、7 度。

4.4.2 主要建設(shè)內(nèi)容及規(guī)模

本項(xiàng)目涉及防洪與安全工程兩大部分，具體建設(shè)情況如下：

（1）防洪工程

兩城四村航道堤防加固1.4 km，新建排澇涵閘1 座，拆除改建漁業(yè)局排澇涵洞1 座。

解放溝筑堤0.666 km，新建排澇涵閘1 座，灌溉渠道恢復(fù)長度400 m。

（2）安全工程

新建巒谷堆安全臺(tái)，避洪面積11449 m2；安全樓4 處，總避洪安全層面積41735 m2，總建筑面積114789 m2；新建道路84.7 km，改建道路118.08 km；橋梁45 座，新建3 座、重建41 座、維修1 座；排水涵洞128 座，新建18 座、改建109 座、維修1 座；過路涵185 座。工程規(guī)模為大（二）型。

實(shí)施情況：南四湖湖東滯洪區(qū)項(xiàng)目于2019 年8 月28 日開工建設(shè)。

5 結(jié)語

綜上所述，蓄滯洪區(qū)是我國防洪工程體系的重要一環(huán)，一方面此工程在緩解河道防洪壓力方面發(fā)揮著重要作用；另一方面，通過將洪水滯留在流域內(nèi)，還可為非汛期提供必要的水資源，改善生態(tài)環(huán)境、緩解水資源供需矛盾，真正實(shí)現(xiàn)洪水資源的有效利用。由于我國蓄滯洪區(qū)兼具防洪、人居以及生產(chǎn)等功能，必須要科學(xué)開展洪水風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算與區(qū)劃工作，合理規(guī)劃建設(shè)相關(guān)防洪、安全工程，實(shí)現(xiàn)蓄滯洪區(qū)的可持續(xù)發(fā)展。