淮河干流與城西湖蓄洪區(qū)洪水資源化利用研究

陳富川

（安徽省臨淮崗洪水控制工程管理局,合肥 230088）

1 研究背景

安徽省沿淮淮北地區(qū)水資源緊缺，為利用流域洪水資源，2014年安徽省臨淮崗洪水控制工程管理局和合肥工業(yè)大學(xué)合作完成“淮干與城西湖蓄洪區(qū)洪水資源化利用研究”項(xiàng)目。在做好蓄水影響處理工程的同時，優(yōu)化水利工程調(diào)度，科學(xué)利用當(dāng)?shù)赜旰橘Y源，緩解區(qū)域干旱缺水壓力，對增強(qiáng)淮河流域水資源調(diào)配能力，支撐安徽淮河流域經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和生態(tài)環(huán)境改善有重要意義。

2 洪水資源化利用的必要性及可行性

2.1 臨淮崗工程與城西湖蓄洪區(qū)洪水資源利用

臨淮崗工程是防控淮河特大洪水的關(guān)鍵性工程，城西湖是沿淮的最大蓄洪區(qū)，兩者既緊密聯(lián)系又相對獨(dú)立。臨淮崗工程啟用時，城西湖則成為臨淮崗工程的一部分；臨淮崗工程未啟用時，城西湖則以蓄洪區(qū)形式相對獨(dú)立。先期試驗(yàn)性蓄水研究表明，利用臨淮崗以上淮河河槽灘地蓄水2.5億～3億m3，2010、2012、2013年干旱期分別為蚌埠閘補(bǔ)水約1.5億、1.2億、0.45億m3，效益顯著。2019年淮河流域降水普遍偏少，在綜合研判雨情、水情、旱情、工情的基礎(chǔ)上，及時向上級建議臨淮崗工程的深孔閘由敞泄調(diào)節(jié)為適度控泄，以抬高上游水位。由于閘上水位長時間維持在21.0 m以上，上游河道蓄水量約2 億m3，直接解決了霍邱縣13 萬人、2.7 萬hm2耕地、潁上縣4 萬hm2耕地及阜南縣10 萬人、1 萬hm2耕地的生活生產(chǎn)用水需求。城西湖蓄洪庫容約29 億m3，自建國以來，共有3 個年份蓄洪，分別為1954、1968、1991年，其后一直沒有運(yùn)用過。臨淮崗工程位居淮河中游，該壩連接淮河兩岸，地理位置優(yōu)越，近期可通過控制臨淮崗壩上和抬高城西湖蓄水位，增加蓄水調(diào)節(jié)庫容6億～8億m3，年均可增加供水量4億～5億m3。臨淮崗工程與城西湖蓄洪區(qū)位置示意圖見圖1。

2.2 蚌埠閘洪水資源利用

蚌埠閘以上流域面積12.1 萬km2，多年平均實(shí)測來水量261億m3，來水年際間豐枯變化很大，且年內(nèi)分布嚴(yán)重不均，多集中在汛期6～9 月份，以洪水形式出現(xiàn)，枯水期則流量很小。隨著沿淮經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，城市工業(yè)用水和生活用水逐年增長，水資源供需矛盾日益加劇。蚌埠閘擴(kuò)建工程完成后，退水能力顯著增強(qiáng)，已具備將閘上正常蓄水位由17.5～18 m 提高到18.5 m 的條件。一旦上游發(fā)生洪水，增加的庫容僅需幾個小時即可全部排出，不會對防洪帶來影響，若遇干旱年份，增加的庫容將會明顯緩解水資源供需矛盾。

圖1 臨淮崗工程與城西湖蓄洪區(qū)位置示意圖

3 蓄水方案研究

3.1 臨淮崗工程蓄水方案

從地形條件和工程現(xiàn)狀，綜合考慮灘地淹沒、洼地排澇影響和河道通航、灌溉提水等因素，擬定臨淮崗壩上主汛期、非主汛期、非汛期不同時段動態(tài)蓄水位，制定臨淮崗工程蓄水調(diào)度方案如下：①主汛期按水位20.5 m～21.0 m控制，蓄水量1.7億～2.0億m3；②汛初（5月1日～6月15日）、汛末（8月15日～9 月30 日）蓄水位按21.5～22.0 m 控制，蓄水量2.3 億～2.6 億m3；③非汛期正常蓄水位按22.5～23.0 m控制，蓄水量3.0億～3.4億m3。

3.2 城西湖蓄水方案

考慮到城西湖原正常蓄水位偏低，且城西湖緊鄰淮河具備引淮補(bǔ)源條件，為了增加供水，利用城西湖退水閘抬高沿崗河、城西湖蓄水位及相機(jī)引淮補(bǔ)水兩項(xiàng)措施。

（1）適當(dāng)抬高沿崗河與城西湖蓄水位。從近幾年情況看，城西湖蓄水位與沿崗河水位接近，絕大部分月份在19.5～20 m 之間。沿崗河堤頂高程26.5 m，城西湖深水區(qū)水位受滾水壩控制，目前壩頂高程為19.5 m，深水區(qū)四周堤防加固后具備抬高水位的條件。利用城西湖退水閘適當(dāng)抬高沿崗河、城西湖蓄水位，當(dāng)沿崗河內(nèi)水位超過19.5 m 時，沿崗河水便經(jīng)滾水壩進(jìn)入城西湖湖心區(qū)，增加湖區(qū)蓄水量。在符合《城西湖退水閘調(diào)度運(yùn)用辦法（暫行）》前提下，省臨淮崗洪水控制工程管理局根據(jù)霍邱縣水務(wù)局《關(guān)于試驗(yàn)性提高城西湖蓄水位的請示》，非汛期試驗(yàn)性提高城西湖退水閘上游水位，暫按不超過20.7 m 控制，幾年來為霍邱境內(nèi)近4 萬hm2畝農(nóng)田提供灌溉水源，效益顯著。

（2）相機(jī)引淮補(bǔ)水。根據(jù)城西湖蓄洪區(qū)現(xiàn)狀和規(guī)劃擬建工程情況，從供水保證率、日均最大引洪量、工程投資、風(fēng)險大小等方面進(jìn)行比較，推薦相機(jī)引淮濟(jì)湖方案為在城西湖排澇站處新建進(jìn)水閘，引淮河水入沿崗河補(bǔ)充城西湖水源。由于此處淮河河底高程約為15 m，臨淮崗工程淺孔閘底板高程為20.5 m，根據(jù)臨淮崗工程蓄水情況，結(jié)合現(xiàn)場勘查，計算新建進(jìn)水閘不同底板高程和引流量組合方案。在進(jìn)水閘底板高程相同的情況下，進(jìn)水閘過流能力越大，其供水保證率越高；在相同的過流能力情況下，進(jìn)水閘的底板高程越低，可引淮水量越多，在汛期可引的天數(shù)也增加。通過各方案的比選，選擇底板高程19 m，最大過流量為100 m3/s 的進(jìn)水閘建設(shè)方案，使得洪水資源的利用率最優(yōu)化。在現(xiàn)狀年2015 年和規(guī)劃年2020、2030 年的供水保證率均為90.38%，興利庫容分別為1.44 億、1.70 億、1.86 億m3，相應(yīng)的蓄水總庫容分別為3.31 億、3.57 億、3.73億m3，對應(yīng)的蓄水位分別為20.13、20.22、20.28 m。

3.3 蚌埠閘及沿淮湖泊蓄水方案

蚌埠閘上正常蓄水位由17.5～18 m 提高到18.5 m，興利庫容由1.29 億～1.81 億m3提高到2.47億m3。蚌埠閘上正常蓄水位調(diào)整后，沿淮湖泊的正常蓄水位也應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況做相應(yīng)的調(diào)整。如每個湖泊按現(xiàn)狀正常蓄水位提高0.5 m，蓄水量十分可觀。城東湖可多蓄1.2 億m3，瓦埠湖可增加0.8 億m3，高塘湖可增加0.4 億m3，其他主要湖泊也都可增加千萬立方以上的調(diào)節(jié)庫容。對眾多采煤沉陷區(qū)，若打通與淮河的疏通水系，充分利用沉陷區(qū)調(diào)蓄淮干水資源，對提高水資源的配置能力具有重要意義[1]。

4 水資源調(diào)度方案

4.1 臨淮崗工程水資源調(diào)度方案

當(dāng)壩前水位低于正常蓄水位時，淺孔閘關(guān)閉，開啟深孔閘按河道內(nèi)最小生態(tài)需水流量26.8 m3/s要求控制下泄水量；當(dāng)壩前水位高于正常蓄水位且上游來水流量不大于深孔閘泄流能力時，開啟深孔閘按正常蓄水位控制下泄水量；當(dāng)壩前水位高于正常蓄水位且上游來水流量大于深孔閘泄流能力時，從深孔閘側(cè)開始逐孔開啟淺孔閘，加大臨淮崗泄量，按正常蓄水位控制壩前水位。

4.2 城西湖蓄洪區(qū)水資源調(diào)度方案

根據(jù)2016 年7 月13 日國家防總批準(zhǔn)新修訂的《淮河洪水調(diào)度方案》，當(dāng)潤河集水位超過27.7 m，或正陽關(guān)水位已達(dá)26.5 m時，視淮北大堤等重要工程情況，適時運(yùn)用城西湖蓄洪。臨淮崗工程質(zhì)量高，滯洪庫容大，退水能力強(qiáng)，調(diào)度靈活。城西湖正常蓄水位遠(yuǎn)低于蓄洪區(qū)運(yùn)用條件，若遇洪水，可通過城西湖退水閘提前快速預(yù)泄，不妨礙蓄洪區(qū)的啟用，對防洪不構(gòu)成影響。在滿足防洪要求的前提下，經(jīng)科學(xué)論證和嚴(yán)格審批后，城西湖可適當(dāng)抬高正常蓄水位，合理利用洪水資源。

4.3 蚌埠閘水資源調(diào)度方案

要根據(jù)安徽省淮河干流洪水特點(diǎn)，完善蚌埠閘調(diào)度運(yùn)用方案，針對不同月份和不同來水制定靈活的調(diào)度原則，實(shí)行動態(tài)管理，精細(xì)調(diào)度，做到有放有蓄，實(shí)現(xiàn)洪水資源的綜合利用。主汛期發(fā)生洪水的機(jī)率較大，這一時期以防御洪水為主；非主汛期發(fā)生洪水的機(jī)率較低，這一時期以蓄水為主防洪為輔；非汛期除保證正常的河道生態(tài)流量和下游用水外，以保水蓄水為主。

4.4 水資源聯(lián)合調(diào)度方案

（1）在蚌埠閘不缺水的時段，臨淮崗工程按照蓄水方案，在保證生態(tài)流量26.8 m3/s下泄的基礎(chǔ)上盡量攔蓄來水。

（2）在蚌埠閘不缺水的時段，臨淮崗工程在保證生態(tài)流量26.8 m3/s下泄的基礎(chǔ)上攔蓄來水，閘上水位超過蓄水控制方案時，通過新建城西湖進(jìn)水閘向城西湖補(bǔ)水。

（3）在蚌埠閘缺水時段，臨淮崗工程加大下泄以緩解下游旱情，臨淮崗閘上蓄水位按不低于生態(tài)保證水位20 m控制。

（4）當(dāng)臨淮崗工程蓄水位低于20 m，蚌埠閘上旱情仍未緩解，啟用城西湖蓄水資源，通過新建進(jìn)水閘或城西湖退水閘向臨淮崗閘下淮河干流補(bǔ)水。

淮河干流水利工程與城西湖蓄洪區(qū)水資源聯(lián)合調(diào)度，要通過準(zhǔn)確及時的水文、氣象預(yù)報，應(yīng)用科學(xué)手段，實(shí)施工程的“搶蓄巧泄”，合理地減小防洪與興利要求的矛盾，發(fā)揮綜合效益。

5 蓄水影響處理

臨淮崗工程、蚌埠閘與城西湖按照蓄水方案，主要的影響有淹沒河灘地及魚塘、影響部分排澇工程，低洼區(qū)域出現(xiàn)浸水現(xiàn)象。由于蓄水方案遠(yuǎn)低于防洪設(shè)計水位，因此，抬高蓄水位不會影響工程防洪安全，也不會給生產(chǎn)環(huán)境造成根本性改變，只要適當(dāng)進(jìn)行影響處理措施，是可以消除其不利影響的。通過對抬高蓄水位的影響分析，提出以下幾點(diǎn)處理建議：

（1）河灘地及魚塘被淹。蓄水使淮河干流河灘地及城西湖區(qū)魚塘等被淹沒，使相關(guān)縣河道管理單位及承包耕種、魚塘的農(nóng)民造成了一定的經(jīng)濟(jì)損失，建議政府盡可能給予適當(dāng)補(bǔ)償，并引導(dǎo)當(dāng)?shù)厝罕娬{(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)降低損失，以爭取當(dāng)?shù)卣兔癖妼こ踢m度蓄水給予支持。

（2）影響排澇能力。因臨淮崗工程蓄水使邱家湖進(jìn)退洪閘、南潤段進(jìn)退洪閘、曹臺子閘及部分保莊圩自排涵閘等不能自排，蚌埠閘蓄水影響天河、茨河等少數(shù)洼地自排，建議對已建的排澇站進(jìn)行改造、擴(kuò)建，恢復(fù)或提高排澇能力[2]。

（3）工程設(shè)施處理。對蓄水影響處理范圍內(nèi)的橋涵、道路、碼頭等建筑物工程，有關(guān)部門要從防洪角度統(tǒng)籌安排，以使永久性建筑物工程拆除、改建、新建、擴(kuò)建有序進(jìn)行。

（4）開展退田還湖，移民建鎮(zhèn)等工作。結(jié)合新一輪治淮工程和新型城鎮(zhèn)化，開展退田還湖，退讓灘地，移民建鎮(zhèn)等工作。沿城西湖周邊做一些增加蓄水的影響處理工程，安排局部堤壩加高加固、湖泊控制建筑物改造擴(kuò)建、部分湖泊洼地退田還湖。依托臨淮崗工程和周邊集鎮(zhèn)，實(shí)施移民建鎮(zhèn)，由農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)向水產(chǎn)業(yè)。蓄水影響處理工程是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，在具體實(shí)施時，要根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，因地制宜，合理布置和規(guī)劃，避免給水資源利用工作帶來不利影響[1]。

6 展望

本文研究的淮河干流與城西湖蓄洪區(qū)洪水資源化，僅從蓄水必要性和可行性、洪水資源化利用率、供水保證率、蓄水方案與調(diào)度方案等方面進(jìn)行考慮。未考慮蓄水風(fēng)險、蓄水效益及蓄水經(jīng)濟(jì)損失等。下一步需要繼續(xù)開展的研究工作，一要從防洪、水資源利用、蓄水經(jīng)濟(jì)損失、影響處理、生態(tài)恢復(fù)、運(yùn)用風(fēng)險評價等方面，加大淮河干流與蓄洪區(qū)洪水資源化多目標(biāo)綜合利用最優(yōu)化調(diào)度的研究，實(shí)現(xiàn)洪水資源利用效益的最大化；二要建立水利工程水質(zhì)水量聯(lián)合調(diào)度機(jī)制，實(shí)行水資源調(diào)度工作聯(lián)席會議制度，協(xié)調(diào)水利工程調(diào)度，實(shí)現(xiàn)淮河洪水資源優(yōu)化配置。

7 結(jié)語

在安徽省淮河干流與蓄洪區(qū)實(shí)施洪水資源化工程，符合新時期治水思路，解決經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展水資源短缺的迫切需求。在保障防洪安全前提下，通過水文氣象預(yù)報，優(yōu)化工程調(diào)度，在大洪水時期，保證安全泄洪；在中小洪水時期，不失時機(jī)地充分蓄水。通過淮河干流水利工程與城西湖蓄洪區(qū)聯(lián)合調(diào)度，充分利用洪水資源，是解決淮河防洪安全與洪水資源利用的一條途徑。