漯河市沙北地區(qū)防洪工程方案研究

□劉 偉 □和宛琳 □劉曉琴（河南省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限公司)

漯河市沙北地區(qū)防洪工程方案研究

□劉 偉 □和宛琳 □劉曉琴（河南省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限公司)

受地形地質(zhì)條件限制，漯河市規(guī)劃向沙北地區(qū)發(fā)展，而該區(qū)位于沙河超標(biāo)準(zhǔn)洪水行滯洪通道內(nèi)，如何保證該區(qū)的防洪安全同時(shí)又減輕其對(duì)超標(biāo)準(zhǔn)洪水行滯的影響成為關(guān)鍵。由于研究區(qū)域內(nèi)有鐵路、高速公路、堤防、房屋建筑和橋梁等各種阻水建筑物，洪水流態(tài)復(fù)雜。以往對(duì)該問(wèn)題的研究采用了水庫(kù)聯(lián)合調(diào)洪法，未考慮洪水的水面比降和橫向流動(dòng)等因素。文章采用先進(jìn)的二維非恒定流數(shù)學(xué)模型，模擬計(jì)算行滯洪區(qū)內(nèi)洪水演進(jìn)，對(duì)各防洪方案的效果進(jìn)行了模擬計(jì)算，為沙北地區(qū)的防洪工程方案提供了更可靠的依據(jù)。

行洪通道；二維非恒定流數(shù)學(xué)模型；城市防洪；防洪方案研究

1.概況

漯河市位于河南省中南部淮河流域沙、澧河匯合處，境內(nèi)主要河流有沙河、澧河和潁河，澧河與沙河在市區(qū)交匯穿越，堤頂高出市區(qū)地面約3～4.5m，是漯河市城市防洪的主要河道。漯河市沙北地區(qū)是漯河市政治、金融中心，是市委、市政府和市直多個(gè)行政金融部門所在地，也是郾城區(qū)政治中心。沙北地區(qū)的孟廟鎮(zhèn)是孟平、京廣鐵路交匯處，區(qū)內(nèi)有孟廟貨運(yùn)編組站、國(guó)家糧油儲(chǔ)備庫(kù)等重要設(shè)施。

沙河洪水主要來(lái)自京廣鐵路以西山丘區(qū)，漯河以西一旦遭遇大暴雨，山洪猛溢，洪水峰高量大，直入平原，常形成大面積洪澇災(zāi)害，給國(guó)家和人民群眾財(cái)產(chǎn)帶來(lái)巨大的損失。沙北地區(qū)位于潁河、沙河之間的洼地，是沙河超標(biāo)準(zhǔn)洪水的滯洪區(qū)域和行洪通道，地面高程約為55～62m。洼地南邊為沙河北堤，北邊為蜈蚣渠和潁河南堤，超標(biāo)準(zhǔn)分滯洪水沿著兩堤之間向下游行進(jìn)。

2.研究背景

根據(jù)《漯河市城市總體規(guī)劃（2009～2030）》，沙北區(qū)擬向北擴(kuò)至孟平鐵路，西至規(guī)劃的安信快速通道和京廣客運(yùn)專線之間，東至京港澳高速公路以東，南至市界，擴(kuò)大后城區(qū)面積約210km2，沙北建成區(qū)面積約77km2。由于城市向北擴(kuò)建區(qū)處于洪水行滯通道中，如何保證該區(qū)的防洪安全同時(shí)又減輕其對(duì)超標(biāo)準(zhǔn)洪水行滯的影響成為必須研究的重要課題。

3.沙河漯河以西超標(biāo)準(zhǔn)洪水分洪

漯河以西規(guī)劃的超標(biāo)準(zhǔn)洪水分洪口門主要有襄縣西河沿扒口分洪入湛河洼、干江河鍋堵口自然分洪入小洪河，而向沙北地區(qū)分滯洪水的口門有霍堰和包頭趙，其中霍堰分洪口門規(guī)劃長(zhǎng)度250m，包頭趙分洪口門分洪需要同時(shí)炸開泥河洼北堤及沙河南、北堤，規(guī)劃口門長(zhǎng)度為148m。

沙河干流白龜山～岔河口段，發(fā)生流量超過(guò)3000m3/s時(shí)，洪水由兩岸漫溢，進(jìn)入湛河洼或灰河洼、泥河洼滯蓄；當(dāng)沙河岔河口以上北汝河和沙河干流入流量之和大于2800m3/s，預(yù)計(jì)漯河入流量超過(guò)3000m3/s，并將危及漯河市區(qū)和京廣鐵路及漯河以下沙河南堤安全時(shí)，在沙河左岸襄縣霍堰村附近扒口分洪入沙潁河夾河套地區(qū)行滯。泥河洼滯洪區(qū)蓄滿后，如洪水繼續(xù)上漲，預(yù)計(jì)滯洪區(qū)蓄洪堤有漫決危險(xiǎn)時(shí)，則在舞陽(yáng)縣包頭趙附近破泥河洼北大堤，在相應(yīng)位置破沙河南、北堤，向沙河以北沙河與潁河河套地區(qū)分滯洪水。

4.沙北區(qū)防洪工程研究

4.1 防洪方案擬定

沙河超標(biāo)準(zhǔn)洪水從霍堰和包頭趙分洪后，將沿著沙河和孟平鐵路之間的洼地由西向東行進(jìn)，部分洪水經(jīng)過(guò)孟平鐵路下面的橋涵或漫溢鐵路泄流至孟平鐵路以北的蜈蚣渠、潁河右堤之間區(qū)域。洪水沿途經(jīng)過(guò)村莊、鐵路、公路等諸多阻水建筑物，由于京廣鐵路、孟平鐵路和京港澳高速公路均高于地面較多，且預(yù)留涵洞的泄流能力較小，因此是影響沙河超標(biāo)準(zhǔn)洪水行滯洪的主要阻水建筑物。

根據(jù)最新漯河市城市總體規(guī)劃，考慮城市發(fā)展的需要，沙北區(qū)擬向北擴(kuò)至孟平鐵路，西至京廣客運(yùn)專線西約3km，東至京港澳高速以東2～3.6km，南至市界。因此，本次擬定了沙北區(qū)沙河超標(biāo)準(zhǔn)洪水沙北區(qū)防洪工程的4種方案，加上天然情況，共研究5種工況的防洪方案。各方案情況詳見表1，方案布置見圖1。

表1 沙北區(qū)防洪方案情況表

圖1 沙北區(qū)防洪方案布置圖

4.2 計(jì)算方法

沙北地區(qū)超標(biāo)準(zhǔn)行洪通道處在平原區(qū)，區(qū)域內(nèi)地形由西向東傾斜，南高北低，超標(biāo)準(zhǔn)洪水分洪后沿洼地由西向東行洪。洪水除縱向流動(dòng)外，橫向流動(dòng)的特點(diǎn)也十分明顯。洪水在蜈蚣渠、潁河右堤和沙河左堤的約束下，受到孟平鐵路、京廣鐵路和京港澳高速公路的阻擋，洪水流態(tài)十分復(fù)雜，同時(shí)還要考慮不同工況和不同筑堤方案對(duì)行洪的影響，因此本次研究采用二維非恒定流數(shù)學(xué)模型計(jì)算。該模型在南水北調(diào)中線工程中廣泛應(yīng)用于山前過(guò)渡區(qū)及平原區(qū)洪水演進(jìn)計(jì)算，計(jì)算成果合理可靠。

4.3 洪水模擬

沙北區(qū)行洪通道洪水模擬分析采用二維非恒定流數(shù)學(xué)模型計(jì)算，計(jì)算區(qū)域約787km2，區(qū)域東西寬50km，南北寬4.4～22.6km。區(qū)域南側(cè)有沙河左堤、北側(cè)有蜈蚣渠和潁河右堤約束；京廣鐵路以西被孟平鐵路分割為南北2個(gè)區(qū)域，東西方向被京廣鐵路和京港澳高速分割為3個(gè)區(qū)域；霍堰分洪口位于計(jì)算區(qū)域的西側(cè)，包頭趙分洪口位于計(jì)算區(qū)南側(cè)的沙河左堤。

模型采用1/10000地形圖，并結(jié)合1/50000地形圖進(jìn)行地形概化，網(wǎng)格為正方形，間距為200m，計(jì)算區(qū)共19682個(gè)網(wǎng)格。計(jì)算區(qū)域三維地形見圖2。根據(jù)計(jì)算區(qū)入?yún)R流情況，經(jīng)設(shè)計(jì)洪水分析計(jì)算，霍堰和包頭趙入流分別采用沙河霍堰和包頭趙分洪過(guò)程線作為計(jì)算區(qū)域入流洪水，然后采用模型進(jìn)行洪水演進(jìn)至計(jì)算區(qū)出流處。

圖2 計(jì)算區(qū)域三維地形圖

5.建議

漯河市沙北區(qū)位于沙河北堤與孟平鐵路之間的洼地，是沙河超標(biāo)準(zhǔn)洪水的行洪通道。根據(jù)《漯河市城市總體規(guī)劃（2009～2030）》，沙北區(qū)擬向北擴(kuò)至孟平鐵路，西至規(guī)劃的安信快速通道和京廣客運(yùn)專線之間，東至京港奧高速以東2.5km，南至市界。漯河市沙北區(qū)屬漯河市的一部分，但屬于單獨(dú)的防洪保護(hù)區(qū)，是漯河市的政治、文化、金融中心。根據(jù)沙北區(qū)的人口、面積及經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況和國(guó)家《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB50201）的要求，在漯河以西現(xiàn)狀和近期工程情況下，沙北區(qū)的防洪標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)按100年一遇設(shè)防。

此次研究通過(guò)對(duì)漯河以西現(xiàn)狀、近期工程情況以及對(duì)1975年典型的100年一遇洪水進(jìn)行分析，得出結(jié)論：一是漯河市沙北區(qū)城市擴(kuò)建，由現(xiàn)在的塔河一帶向北擴(kuò)建至孟平鐵路，行滯洪水位將有所升高。當(dāng)漯河以西發(fā)生100年一遇洪水，現(xiàn)狀工程情況下，京廣鐵路在孟平鐵路以北沿線比方案一壅高0.41m；孟平鐵路以南比方案一、二保護(hù)范圍增大；京港澳高速公路沿線比方案一壅高0.11m，比方案二降低0.14m。方案三與城市發(fā)展現(xiàn)狀和規(guī)劃城區(qū)范圍相適應(yīng)，整體壅高與方案一、二筑堤方案防洪影響相當(dāng)，因此推薦該方案。二是沙北區(qū)擴(kuò)建至孟平鐵路，使行滯洪水位有一定抬高，但整個(gè)保護(hù)面積增加，并可降低京廣鐵路與京港澳高速公路之間的洪水位，整體淹沒面積有所減少。三是沙北區(qū)作為漯河市的政治、文化、金融中心，一旦分滯洪水，將給國(guó)家財(cái)產(chǎn)及人民群眾生命安全造成嚴(yán)重?fù)p失。因此，應(yīng)把城市防洪安全工程納入城市建設(shè)規(guī)劃一并考慮。四是規(guī)劃的安信快速通道位于漯河市規(guī)劃區(qū)西側(cè)，規(guī)劃路基較高，建議該快速通道的建設(shè)與漯河市城市防洪規(guī)劃堤防的建設(shè)相結(jié)合。

[1]李義天,趙明登,曹志芳.河道平面二維水沙數(shù)學(xué)模型[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，

[2]劉偉,盧瑕,陳輝.南水北調(diào)中線沁河交叉斷面超標(biāo)準(zhǔn)洪水研究[J].人民黃河，2008,(9).

2012-06-29