洋溪水利樞紐臨時淹沒影響分析

楊鎮(zhèn)江，黃宇昊，唐金鵬，孔 猛

（1.柳州市龍溪水利水電建設(shè)投資有限公司，廣西 柳州 545001；2.廣西水利電力勘測設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，南寧 530023）

1 基本情況

1.1 流域概況

洋溪水利樞紐位于柳江干流上游都柳江下游河段。柳江是珠江流域西江水系第二大支流，位于廣西北部。發(fā)源于貴州省獨(dú)山縣里納九十九灘，上游段稱都柳江，由西北向東南流，經(jīng)貴州三都、榕江、從江3縣后，于八洛進(jìn)入廣西北部的三江侗族自治縣，在三江縣老堡口與古宜河（也稱尋江）匯合后稱融江，河流折向南流，經(jīng)融安、融水、柳城縣，至鳳山鎮(zhèn)與支流龍江匯合后始稱柳江，流向又變?yōu)橛晌鞅毕驏|南流，經(jīng)柳江縣、柳州市、象州縣，在象州縣石龍鎮(zhèn)三江口與紅水河匯合流入黔江，于梧州注入西江。柳江流域總集水面積58 398 km2，干流河長750.5 km，總落差1297 m，平均坡降為1.7‰。都柳江為上游河段，河長365.5 km，落差1214 m，平均坡降3.3‰；融江為中游河段，河長182.5 km，落差47.5 m，平均坡降0.26‰；龍江匯入后的柳江為下游河段，河長202.5 km，落差35.5 m，平均坡降0.18‰。

1.2 樞紐情況

洋溪水利樞紐是柳江干流從上游往下游的第12 個梯級[1，2]，是柳江中下游的防洪控制性工程之一，是以防洪為主，兼顧航運(yùn)和發(fā)電等綜合利用的水利樞紐工程，工程防洪保護(hù)對象主要是柳州市城區(qū)，通過與在建的落久水利樞紐聯(lián)合運(yùn)行，采用庫堤結(jié)合的方式，將柳州市防洪能力由50年一遇提高到100 年一遇，航運(yùn)腹地涉及貴州省從江、榕江縣等，主要供電范圍為柳州市。

洋溪水利樞紐壩址位于洋溪鎮(zhèn)上游約1.3 km處，下距柳州市241 km。壩址控制集水面積13 165 km2，占都柳江流域面積13 724 km2的96%，占柳江柳州水文站集水面積45 413 km2的29%，壩址多年平均流量為288 m3/s。洋溪水利樞紐正常蓄水位163 m，死水位153 m，汛限水位153 m，防洪高水位186.8 m，設(shè)計(jì)洪水位（P=0.2%）為186.8 m，校核洪水位（P=0.05%）為186.94 m，水庫總庫容8.50億m3，防洪庫容7.8億m3。

1.3 庫區(qū)概況

水庫淹沒涉及廣西壯族自治區(qū)柳州市三江縣、融水縣及貴州省黔東南州從江縣、黎平縣等，主要涉及的沿江鄉(xiāng)鎮(zhèn)有:富祿鄉(xiāng)、地坪鎮(zhèn)、大年鄉(xiāng)、梅林鄉(xiāng)等。洋溪水利樞紐庫區(qū)范圍示意見圖1。

圖1 洋溪水利樞紐庫區(qū)范圍示意圖

2 臨時淹沒影響分析的必要性及難點(diǎn)

結(jié)合洋溪水利樞紐工程任務(wù)及調(diào)度方式，當(dāng)柳州遭遇100 年一遇洪水時，洋溪水庫調(diào)洪水位均高于正常淹沒水位，需動用臨時庫容，產(chǎn)生臨時淹沒。由于工程位于狹長山區(qū)地帶，調(diào)洪庫容變動引起的水位變幅較為劇烈，且現(xiàn)狀沿河鄉(xiāng)鎮(zhèn)較多，臨時淹沒影響涉及居民點(diǎn)、耕地、交通樞紐、通信設(shè)備、文物古跡等多方面，尤其對貴州省黔東南州從江縣、地坪鎮(zhèn)這類工程負(fù)效益明顯地區(qū)的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生重要影響。臨時淹沒影響分析成果某種程度上決定了工程規(guī)模、投資及社會穩(wěn)定評估的合理性。

當(dāng)柳州遭遇百年一遇洪水時，都柳江防洪系統(tǒng)洪水組合情況比較復(fù)雜，洋溪庫區(qū)臨時淹沒范圍變化較大，臨時淹沒范圍不宜直接取回水組合外包線，須綜合考慮庫區(qū)回水特點(diǎn)、淹沒敏感區(qū)域情況、淹沒時間等因素。本文根據(jù)洋溪庫區(qū)100年一遇回水線組合在時、空上的分布特點(diǎn)，探討庫區(qū)沿程臨時淹沒幾率及設(shè)計(jì)回水線對庫尾從江縣城的影響，為臨時淹沒區(qū)處理措施的制定提供依據(jù)。

3 臨時淹沒幾率分析

根據(jù)洋溪水利樞紐16 場100 年一遇洪水回水成果繪制各年型淹沒范圍概率圖（見圖2），由圖2可知16 場100 年一遇洪水淹沒范圍在都柳江干流上按高程由低到高呈先疏后密的分布，約有44%的水面線在壩址斷面水位集中在186.8 m 附近，可認(rèn)為當(dāng)庫區(qū)動用臨時淹沒庫容時有接近一半的幾率發(fā)生接近于防洪高水位186.8 m 的淹沒，滯洪將不同程度影響庫區(qū)沿河各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的生產(chǎn)生活。

圖2 都柳江干流臨時淹沒范圍概率圖

以16場100年一遇洪水淹沒范圍為樣本，某滯洪區(qū)域臨時滯洪動用幾率PV定義為該區(qū)域受淹次數(shù)與洪水發(fā)生總次數(shù)的比值，并根據(jù)PV大小把滯洪區(qū)域分為I 級、II 級、III 級風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，等級越高滯洪區(qū)動用幾率越大，風(fēng)險(xiǎn)度也越高。成果見表1。

結(jié)合臨時滯洪區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)等級劃分情況，選取三江縣富祿鄉(xiāng)、梅林鄉(xiāng)、融水縣的大年鄉(xiāng)，黎平縣的地坪鎮(zhèn)，共4個鄉(xiāng)鎮(zhèn)進(jìn)行臨時滯洪風(fēng)險(xiǎn)分析（見表2）。

（1）富祿鄉(xiāng)。三江縣富祿鄉(xiāng)是苗族自治鄉(xiāng)，位于距縣城西部約70 km 的都柳江河畔左岸，富祿鄉(xiāng)居民住宅高程最低處居委會沿河一帶的房屋155 m，為最高處為鄉(xiāng)中學(xué)190 m，建庫后正常淹沒影響富祿鄉(xiāng)約三分之一的面積。當(dāng)遭遇100年一遇洪水時，富祿鄉(xiāng)集鎮(zhèn)80.24%的區(qū)域臨時滯洪幾率大于58.8%，該區(qū)域滯洪風(fēng)險(xiǎn)等級為III 級，19.11%區(qū)域滯洪風(fēng)險(xiǎn)等級為II 級，16 場100 年一遇洪水的滯洪均對富祿鄉(xiāng)產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

表1 滯洪區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)等級劃分表

表2 各鄉(xiāng)鎮(zhèn)不同臨時滯洪風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)的淹沒指標(biāo)匯總表

（2）梅林鄉(xiāng)。梅林鄉(xiāng)集鎮(zhèn)位于都柳江干流右岸，距下游洋溪壩址及梅林壩址距離分別為52、12 km，梅林鄉(xiāng)集鎮(zhèn)居民住宅最低點(diǎn)約180 m、最高點(diǎn)約200 m。梅林鄉(xiāng)正常淹沒回水線從梅林壩址算起，梅林建庫后，正常淹沒基本上未影響至梅林鄉(xiāng)鎮(zhèn)。當(dāng)遭遇100年一遇洪水時，梅林鄉(xiāng)集鎮(zhèn)有72.75%的區(qū)域滯洪風(fēng)險(xiǎn)等級為III 級，22.95%區(qū)域滯洪風(fēng)險(xiǎn)等級為II級，4.3%區(qū)域?yàn)镮級風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。

（3）大年鄉(xiāng)。大年鄉(xiāng)位于融水縣東北部，在都柳江支流大年河上。大年鄉(xiāng)沿河建設(shè)的部分民房在正常淹沒線以下，淹沒范圍不到集鎮(zhèn)面積的30%，大部分房屋在正常淹沒線以上。當(dāng)遭遇100年一遇洪水時，大年鄉(xiāng)集鎮(zhèn)有69.48%的區(qū)域滯洪風(fēng)險(xiǎn)等級為III 級，其余區(qū)域滯洪風(fēng)險(xiǎn)等級基本為II級。

（4）地坪鎮(zhèn)。地坪鎮(zhèn)位于都柳江支流南江河上，是貴州省黎平縣南端少數(shù)民族聚居的最邊遠(yuǎn)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)之一，地坪鎮(zhèn)所在地有全國重點(diǎn)文物保護(hù)單位地坪風(fēng)雨橋，全杉木結(jié)構(gòu)，布局嚴(yán)謹(jǐn)，建筑技藝精湛，具有濃厚的民族風(fēng)格。地坪鎮(zhèn)政府所在地居民住宅最低點(diǎn)約為159 m，最高點(diǎn)為200 m。建庫后，地坪鎮(zhèn)街道及鄉(xiāng)政府機(jī)關(guān)等均不在正常淹沒線以下，受正常淹沒影響面積不到15%。當(dāng)遭遇100 年一遇洪水時，地坪集鎮(zhèn)有62.36%的區(qū)域滯洪風(fēng)險(xiǎn)等級為III級，其余區(qū)域滯洪風(fēng)險(xiǎn)等級基本為II級。

4 對從江縣城影響分析

主要通過洋溪水利樞紐工程實(shí)施前后從江縣城控制斷面水面線及洪水成災(zāi)歷時這兩個指標(biāo)的變化來定量分析臨時淹沒對從江縣城的影響。

4.1 從江縣城防洪堤及排水系統(tǒng)建設(shè)現(xiàn)狀

根據(jù)從江縣城總體規(guī)劃（2009-2030 年）、從江城區(qū)防洪規(guī)劃報(bào)告（1999年3月），從江縣城的防洪標(biāo)準(zhǔn)為20 年一遇，根據(jù)從江一期防洪成果，從江縣郵電碼頭斷面20 年一遇天然水面高程為192.17 m（85基準(zhǔn)）。

縣城上游從江電站至下游從江三橋河段距離4.97 km（其中由從江電站至二橋1.44 km，二橋至一橋2.16 km，一橋到三橋沿河1.37 km），從江縣城大部分地方已建設(shè)護(hù)岸措施，主要是沿河岸防洪堤或生態(tài)護(hù)岸，已建護(hù)岸或防洪堤約6.44 km，未建護(hù)岸約3.5 km。從江縣城防洪堤上游至下游段現(xiàn)狀情況如下:

（1）從江電站至二橋。從江電站至二橋距離1.44 km，其中左岸已建生態(tài)護(hù)岸，護(hù)岸頂?shù)母叱淘?92.3 m。右岸未建設(shè)防護(hù)堤。

（2）二橋至一橋。二橋至一橋距離2.16 km，左岸護(hù)岸措施已建完，護(hù)岸頂高程約190.4～192 m，右岸已建0.58 km、高程約186～190.5 m。

（3）一橋至三橋。一橋到三橋沿河1.37 km，左岸護(hù)岸措施已建完，高程約190～190.4 m；右岸已建護(hù)岸長0.89 km、高程約191 m。

已調(diào)查從江縣城范圍內(nèi)的排水（污）口的高程，在梅林航運(yùn)樞紐正常蓄水情況下對排污口沒有影響，但在啟用臨時淹沒時有較大影響。

4.2 從江縣城水面線變化分析

根據(jù)16場100年一遇洪水調(diào)度成果，分析多場洪水壩前水位流量組合，最終確定臨時淹沒回水成果。滯洪影響范圍采用垂直截?cái)喾绞絒3，4]，即洋溪水利樞紐工程臨時淹沒影響區(qū)處理設(shè)計(jì)終點(diǎn)位置為建庫后100年一遇洪水水面線與同頻率天然洪水水面線相差0.3 m 時的斷面。經(jīng)計(jì)算，臨時淹沒回水尖滅點(diǎn)在廣西境內(nèi)的石碑村下游700 m 處，上距從江縣城郵電碼頭7.45 km，下距洋溪壩址60.99 km。此時梅林梯級敞泄，河道恢復(fù)天然狀態(tài)。

為了進(jìn)一步分析洋溪水利樞紐對從江的影響，本次選取臨時淹沒回水成果中的4個特征水位進(jìn)行分析（見圖3）:①壩前防洪高水位186.8 m；②回水尖滅點(diǎn)190.87 m；③不做尖滅處理的從江縣城回水位；④從江縣城100年一遇天然洪水位。

圖3 從江水面線變化分析選取的4個特征水位

（1）壩前水位186.8 m高程影響。根據(jù)洋溪100年一遇回水計(jì)算成果，結(jié)合洋溪水利樞紐防洪調(diào)度方式，當(dāng)發(fā)生100年一遇洪水時，洋溪水庫啟用防洪庫容，壩前水位達(dá)到防洪高水位186.8 m，將此水位高程作為從江縣城淹沒影響高程。經(jīng)調(diào)查，從江縣城186.8 m 以下人口為192 戶784 人、房屋面積32 586 m2（其中影響樓層面積6517 m2，基本為磚混和框架結(jié)構(gòu)），186.8 m 以下主要有右岸防洪堤未封閉處，主要為臨河第一排民房的基礎(chǔ)或地下室，企事業(yè)單位有老公路局、工商所、俞家灣居委會、國資局、老移民局等10 個企事業(yè)單位，未涉及大型企事業(yè)單位。

（2）回水尖滅點(diǎn)190.87 m高程影響。根據(jù)回水計(jì)算成果，結(jié)合洋溪水利樞紐防洪調(diào)度方式，當(dāng)發(fā)生100年一遇洪水時，洋溪水庫啟用防洪庫容，壩前水位為186.8 m，水庫臨時淹沒回水尖滅位置為建庫后100年一遇洪水水面線與同頻率天然洪水水面線相差0.3 m處，經(jīng)計(jì)算，尖滅點(diǎn)位于廣西境內(nèi)的石碑村附近，上距從江縣城郵電碼頭6.75 km，尖滅點(diǎn)回水高程190.87 m，將此水位高程作為從江縣城淹沒影響高程。經(jīng)調(diào)查，從江縣城190.87 m以下人口為805戶3352人、房屋面積287 060 m2（其中影響樓層面積71 765 m2，基本為磚混框架結(jié)構(gòu)）；從江縣城190.87 m 高程以下主要有濱江路、丙妹路、俞家彎路，企事業(yè)單位有老公路局、工商所、俞家灣居委會、國資局、老移民局、物資局、圖書館、教育局、從江縣科技館、第一民族中學(xué)、第一師范幼兒園、老干部活動中心、從江縣酒廠、從江縣工商行政管理局丙妹分局、匯源大酒店、青平社區(qū)居委會、從江縣丙妹鎮(zhèn)財(cái)政所等共19個企事業(yè)單位。

（3）天然及建庫100年一遇回水影響情況。當(dāng)柳州、洋溪、從江均發(fā)生100 年同頻率洪水，經(jīng)調(diào)洪及回水計(jì)算，天然100 年一遇洪水在郵電碼頭高程為196.16 m，建庫后100年一遇回水在郵電碼頭，高程為196.23 m，100 年一遇的天然和建庫后回水在郵電碼頭僅差7 cm，天然及建庫100年一遇回水淹沒影響從江縣城人口為2477戶10 405人，臨時淹沒影響房屋面積891 068 m2（其中影響樓層面積267 321 m2，基本為磚混框架結(jié)構(gòu)）；天然及建庫100 年一遇回水主要影響濱江路、丙妹路、俞家彎路、江東北路及新城路等，影響的企事業(yè)單位有老公路局、工商所、俞家灣居委會、國資局、老移民局、物資局、圖書館、教育局、從江縣科技館、第一民族中學(xué)、第一師范幼兒園、老干部活動中心、從江縣酒廠、從江縣工商行政管理局丙妹分局、匯源大酒店、青平社區(qū)居委會、從江縣丙妹鎮(zhèn)財(cái)政所等共45個企事業(yè)單位。

4.3 從江縣城洪水成災(zāi)歷時變化分析

洋溪建成后，由于受樞紐過流能力、調(diào)度運(yùn)行方式、庫區(qū)回水等影響，將會導(dǎo)致從江縣城洪水成災(zāi)歷時的延長。本次采用16 場放大后的100 年一遇洪水過程及1996年實(shí)測洪水（柳州站實(shí)測洪峰大于100年一遇）過程進(jìn)行調(diào)洪及回水計(jì)算，通過對比建庫前后從江縣城郵電碼頭斷面（一橋與二橋之間）發(fā)生洪水時成災(zāi)歷時的變化來分析洋溪水利樞紐對從江縣城洪水歷時的影響。

根據(jù)從江縣城現(xiàn)狀防洪堤修建情況，郵電碼頭斷面左岸防洪堤堤頂高程約為190.5 m（85基準(zhǔn)，下同），右岸未修建防洪堤，右岸臨江陸面高程約為186.5 m，附近較大的排水口高程約為182.5 m。假定當(dāng)從江發(fā)生洪水，由于水位高于右岸高程186.5 m或高于排水口高程182.5 m時導(dǎo)致郵電碼頭受災(zāi)，高于此高程的洪水水位歷時為該場次洪水的成災(zāi)歷時，當(dāng)修建洋溪水利樞紐后，由于庫區(qū)回水將會導(dǎo)致郵電碼頭水位居高不下，成災(zāi)歷時延長。統(tǒng)計(jì)得出洋溪建庫前后從江縣城洪水歷時變化情況（見表3）。

由表3 可知，以洪水位高于右岸高程作為受災(zāi)依據(jù)時，17 場洪水中有10 場出現(xiàn)洪水歷時延長的情況，平均增加歷時19.8 h，最大增加歷時為78 h；以洪水位高于排水口高程作為受災(zāi)依據(jù)時，17場洪水中有3 場出現(xiàn)洪水歷時延長的情況，平均增加歷時1.4 h，最大增加歷時為12 h。

表3 洋溪建庫前后從江縣城洪水成災(zāi)歷時變化情況（郵電碼頭斷面） h

5 結(jié)論及建議

（1）由于不同滯洪風(fēng)險(xiǎn)區(qū)指標(biāo)調(diào)查成果相差較大，建議根據(jù)不同風(fēng)險(xiǎn)等級制定相應(yīng)的臨時淹沒處理方案。

（2）工程建設(shè)前后從江縣100年一遇水面線變幅微小，因此可以認(rèn)為洋溪水利樞紐調(diào)度運(yùn)行對庫尾從江縣城防洪安全影響十分有限。

（3）經(jīng)對從江縣城洪水歷時的影響分析，結(jié)合調(diào)度過程來看，當(dāng)柳州斷面為漲水期而洋溪庫區(qū)洪水為消退期時，洋溪動用防洪庫容時間較晚，壩前水位流量組合以高水位小流量為主，回水難以恢復(fù)天然，洪水歷時相應(yīng)增加；當(dāng)柳州與洋溪同為漲水或退水期時，洋溪從漲水時段開始動用防洪庫容，壩前水位流量組合基本上以高水位大流量為主，回水較快恢復(fù)天然。當(dāng)擬定的受災(zāi)水位較低時，由于原本天然受災(zāi)歷時較長，已包括了洋溪整個調(diào)洪時水位的漲落過程，故受災(zāi)歷時基本不受洋溪水利樞紐影響。