白龜山水庫(kù)在沙潁河流域的防洪作用

王繼濤

(河南省白龜山水庫(kù)管理局,河南 平頂山 467031)

0 引言

白龜山水庫(kù)位于淮河流域沙穎河水系沙河干流上，是綜合治理沙穎河流域的樞紐工程。水庫(kù)建成60余年來(lái)，對(duì)沙穎河流域的防洪有著不可替代的作用，產(chǎn)生了巨大的防洪效益，同時(shí)其在供水、灌溉、生態(tài)用水方面也產(chǎn)生了較好的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益。下面就從水庫(kù)的壩址選擇、控制流域的地形和氣候及水庫(kù)流域調(diào)節(jié)等三個(gè)方面分析白龜山水庫(kù)在沙穎河流域的防洪作用。

1 從水庫(kù)壩址選擇看防洪作用

20世紀(jì)50年代，淮河流域發(fā)生大洪水，人民生命財(cái)產(chǎn)損失巨大，為此，國(guó)家開(kāi)始下大力氣治理淮河。在沙河上游先后進(jìn)行了2次地質(zhì)查勘，對(duì)水庫(kù)壩址進(jìn)行了慎重選擇，最終選定在昭平臺(tái)和白龜山修建水庫(kù)。

水庫(kù)選址勘測(cè)時(shí)，第一次選擇曹樓和昭平臺(tái)建壩修庫(kù)，白龜山在第一次并沒(méi)有入選，對(duì)比最初選取的壩址，從圖1可以看出，兩者相距比較遠(yuǎn)，曹樓壩址在沙河支流蕩澤河上，白龜山壩址在沙河干流上。雖然在第二次勘測(cè)時(shí)白龜山入選，但由于軟地基不宜建大型水閘等原因，水庫(kù)的建設(shè)幾乎胎死腹中。下面就兩個(gè)建庫(kù)的選址來(lái)進(jìn)行比較，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)白龜山水庫(kù)在沙穎河流域中的防洪作用。

圖1 白龜山水庫(kù)流域圖

白龜山水庫(kù)向東為黃淮海平原，若在白龜山下游沙河干流上修建水庫(kù)，一是要沿河四面修壩建庫(kù)，工程量較大，需要的土方及“三材”較多，在當(dāng)時(shí)國(guó)家困難時(shí)期，物資較難保障；二是平原地區(qū)建水庫(kù)要淹沒(méi)較大面積的良田和村鎮(zhèn)；三是平原修建水庫(kù)，涉及的移民多，后續(xù)的生產(chǎn)、生活安置等問(wèn)題較多，這也產(chǎn)生了額外工程安置費(fèi)用；四是平原水庫(kù)建成后，會(huì)對(duì)周?chē)h(huán)境產(chǎn)生較多的影響，如：壩下土地沼澤化、鹽堿化等問(wèn)題；五是水庫(kù)在沙河的中游，其控制流域集雨面積較大，綜合地質(zhì)條件和流域防洪的影響，其庫(kù)容不宜過(guò)大，水庫(kù)建成后影響其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的發(fā)揮。

若在白龜山以西如第一次選址的曹樓建庫(kù)，其優(yōu)勢(shì)在于山區(qū)建庫(kù)，地質(zhì)條件相對(duì)平原要好，攔河修建閘壩就可形成水庫(kù)，工程量相對(duì)較小，使用的沙、石等物資就地取材，水庫(kù)淹沒(méi)耕地少，搬遷移民少。但其位于沙河上游，且在沙河支流蕩澤河上，防洪控制流域面積較小，使其在沙河防洪中的作用大大減小，在山區(qū)建庫(kù)，離城市和農(nóng)業(yè)灌區(qū)較遠(yuǎn)，水庫(kù)產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益較小。如果要利用水庫(kù)的水源，則投資成本較大。

選址白龜山，則是綜合了上述兩者的優(yōu)勢(shì)，最大限度地彌補(bǔ)其劣勢(shì)。選址白龜山建庫(kù)，沿河左岸，充分利用鳳凰山等一系列低矮的丘陵山地作為沿河擋水建筑物，不再額外修堤建壩。1998年水庫(kù)除險(xiǎn)加固，庫(kù)容增加后，也只在左岸山谷等高程較低處修建了較短的北副壩(4 387.55 m)，南面則沿河右岸修建順河壩(18 016.50 m)且越往上游，地面高程逐漸升高，修筑堤壩的高度也越來(lái)越低。這樣利用丘陵山地，修建水庫(kù)減少了近1/2的工程量，節(jié)約大量“三材”，能夠保證水庫(kù)重點(diǎn)部位“三材”的用量；水庫(kù)右岸沿河建堤，淹沒(méi)部分多為原河道的灘地，淹沒(méi)耕地少，搬遷移民較少，產(chǎn)生的后續(xù)問(wèn)題較少；水庫(kù)建于沙河干流上游與中游的連接部位，防洪控制的面積較大，同時(shí)還和上游的昭平臺(tái)水庫(kù)形成梯級(jí)防洪體系，使白龜山水庫(kù)的調(diào)洪能力進(jìn)一步提高，修建水庫(kù)時(shí)庫(kù)容可適度增加，有效提高沙河流域的防洪標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)揮白龜山水庫(kù)的防洪作用；水庫(kù)建成后，距平頂山市中心9 km，有力保障城市的工業(yè)用水和生活用水，為平頂山的發(fā)展提供水力支撐；水庫(kù)的灌溉用水指標(biāo)能夠保證灌區(qū)的農(nóng)業(yè)用水，發(fā)揮較好的經(jīng)濟(jì)效益；水庫(kù)蓄水后，在水庫(kù)上游沿河形成濕地，有效地改善了當(dāng)?shù)氐淖匀痪坝^，產(chǎn)生了較好的生態(tài)效益和社會(huì)效益。

從水庫(kù)選址的調(diào)整可以看出，最終方案選址白龜山是綜合各方面因素，既優(yōu)先滿足治淮防洪的首要目的，又最大程度地發(fā)揮水庫(kù)的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、社會(huì)效益，同時(shí)也說(shuō)明了白龜山水庫(kù)在沙河防洪體系中不可替代的作用。

2 從流域地形和氣候看防洪作用

白龜山水庫(kù)處于西部山區(qū)和東部平原過(guò)渡的連接部，地勢(shì)西高東低。白龜山水庫(kù)控制的流域，在昭平臺(tái)水庫(kù)以上為深山區(qū)；昭白區(qū)間為淺山丘陵區(qū)和河流的沖積臺(tái)地，昭白區(qū)間流域呈扇形分布，上游寬下游窄。白龜山水庫(kù)處于西高東低，上寬下窄的節(jié)點(diǎn)控制區(qū)。西高東低，容易使溫暖濕潤(rùn)的氣體上升，在控制流域易形成地形雨；東部平原廣闊,西部山地窄狹地形使云氣在向西運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，更容易會(huì)聚，降水量大且集中。白龜山水庫(kù)控制流域扇形分布，并且大部分處在迎風(fēng)成雨坡，這2個(gè)因素的疊加，使白龜山水庫(kù)控制流域上游成為河南五大暴雨中心之一。山區(qū)洪水匯流時(shí)間短，河谷狹窄，洪水破壞性比較大，一旦山洪暴發(fā)下泄進(jìn)入沙河主河道，短期內(nèi)將造成河水水位陡長(zhǎng)，若沒(méi)有有效的工程措施對(duì)洪水進(jìn)行蓄、滯，削峰、錯(cuò)峰等有效干預(yù)，將會(huì)對(duì)下游產(chǎn)生不良影響。

白龜山水庫(kù)的位置處于扇形集雨的端點(diǎn)，山區(qū)丘陵與平原的連接部，可最大限度地蓄滯上游下泄的洪水，使山區(qū)來(lái)的洪水削減洪峰后，再按要求進(jìn)入下游河道。白龜山水庫(kù)所在的地形特點(diǎn)，決定了它在沙穎河流域中不可替代的防洪作用。

白龜山水庫(kù)控制流域氣候?qū)賮啛釒驕貛н^(guò)渡地帶，具有明顯的過(guò)渡性和季風(fēng)性特點(diǎn)。過(guò)渡性表現(xiàn)為沙河以南降水多，河流較短，流量較大；沙河以北地區(qū)普遍降水少，河流較長(zhǎng)但流量小。季風(fēng)性表現(xiàn)為白龜山水庫(kù)控制區(qū)域冬春季少雨，干燥寒冷；夏秋季炎熱多雨，降水集中。

白龜山水庫(kù)流域由于受地形和氣候雙重因素影響，每年的6月份以后，東南季風(fēng)攜帶暖濕氣團(tuán)內(nèi)移，受西部高山屏障的作用，易形成地形雨的氣候條件，極易產(chǎn)生暴雨等至災(zāi)天氣。同時(shí)受季風(fēng)的影響，降雨多集中在6—8月(占年降水量的60%以上)，在相對(duì)短的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量的降水，成洪至災(zāi)。在冬春季節(jié)，降水稀少，又極易產(chǎn)生春旱。白龜山水庫(kù)流域的氣候特征，決定了區(qū)域內(nèi)降水量在年際間和年內(nèi)分配極不平衡，往往造成旱澇交替分布，75.8大洪水就是先旱后澇的典型氣候年份。

白龜山水庫(kù)建成后在汛期可有效地蓄、滯洪水，削峰錯(cuò)峰下泄洪水，減少沙穎河流域下游的防洪壓力。同時(shí)在枯水期，水庫(kù)蓄水可提供用水保障，為地區(qū)發(fā)展提供水利支撐。白龜山水庫(kù)的建設(shè)，解決了氣候因素對(duì)沙穎河流域防洪的影響。

3 從流域調(diào)節(jié)看防洪作用

沙河是淮河流域最大支流，在漯河以上，主要有北汝河和澧河匯入。從1950年治淮以來(lái)，已在澧河上興建了孤石灘水庫(kù)、在干江河上建設(shè)了燕山水庫(kù)，在北汝河上正在興建前坪水庫(kù)，在沙河干流上興建了泥河洼大型滯洪區(qū)工程，連同沙河干流上的昭平臺(tái)、白龜山兩座大型水庫(kù)，逐步形成了較為完善的防洪體系。

白龜山水庫(kù)在沙穎河流域防洪中起中間調(diào)節(jié)樞紐的作用。對(duì)上下游而言，白龜山水庫(kù)要承擔(dān)起沙河上下游的防洪壓力。對(duì)上，就是要求白龜山水庫(kù)要有足夠的防洪庫(kù)容來(lái)蓄、滯昭平臺(tái)泄放的洪水，承受上游的防洪壓力；對(duì)下，就是要求洪水須經(jīng)白龜山水庫(kù)調(diào)控后再進(jìn)入下游河道，在滿足下游河道安全的前提下蓄、滯洪水，再削峰或錯(cuò)峰泄放進(jìn)入水庫(kù)的洪水。

對(duì)左右岸而言，白龜山水庫(kù)也要承擔(dān)起沙河左右岸部分的防洪壓力。在穎河上，建有白沙水庫(kù)，化行、穎河、黃橋等攔河閘，使穎河有較強(qiáng)的防洪調(diào)控能力，左岸承擔(dān)的防洪壓力主要依靠北汝河。在修建前坪水庫(kù)前，北汝河上只有大陳攔河閘這一較大的控制工程，大陳攔河閘蓄水量只有1 225萬(wàn)m3,防洪能力有限。一旦發(fā)生較大洪水，匯流進(jìn)入沙河干流，將會(huì)大大擠占白龜山水庫(kù)下泄洪水指標(biāo)，甚至要關(guān)閘錯(cuò)峰，為北汝河的洪峰安全通過(guò)下游河道爭(zhēng)取寶貴的時(shí)間。2020年3月20日，前坪水庫(kù)下閘蓄水，有效緩解了白龜山水庫(kù)承擔(dān)的左岸防洪壓力。

對(duì)右岸而言，白龜山水庫(kù)承擔(dān)的防洪壓力主要指的是澧河。澧河水大河短，坡陡流急，其支流干江河發(fā)源地，常形成暴雨中心，是澧河洪水的主要來(lái)源。澧河上游建有大型水庫(kù)孤石灘，但控制流域面積只有澧河流域面積的10.60%，不能有效解決澧河的防洪問(wèn)題。澧河下游有羅灣分洪閘可向泥河洼滯洪區(qū)分洪，但因澧河與沙河干流洪水常常同時(shí)爆發(fā)，所以澧河洪水可利用泥河洼滯洪區(qū)庫(kù)容有限。修建燕山水庫(kù)以前，在干江河上沒(méi)有控制性的水利工程，一旦發(fā)生較大洪水，較短時(shí)間就會(huì)進(jìn)入漯河段沙河干流，會(huì)直接影響京廣鐵路橋的安全，將嚴(yán)重?cái)D占白龜山水庫(kù)、北汝河、孤石灘水庫(kù)下泄的洪水指標(biāo)，甚至關(guān)閘錯(cuò)峰，為澧河洪峰安全通過(guò)下游河道讓出最大的流量。2008年燕山水庫(kù)建成后，大大減輕了白龜山水庫(kù)承擔(dān)的左岸防洪壓力。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，白龜山水庫(kù)在沙穎河流域防洪中起到了承上啟下的樞紐作用，是沙穎河流域防洪體系的重要組成部分。它通過(guò)對(duì)控制流域洪水的蓄、滯，再錯(cuò)峰或削峰泄洪，減少洪水對(duì)下游的影響。同時(shí)白龜山水庫(kù)對(duì)保障沙穎河流域整體防洪調(diào)度的可靠性和靈活性起關(guān)鍵作用，為防汛搶險(xiǎn)創(chuàng)造有利條件。