浦陽江流域蓄滯工程布局調(diào)整治理思路研究

酈于杰，張曉波，鄭雄偉，劉俊威，陳鑫濤

(1.浙江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司，浙江 杭州 310002；2.浙江省水利發(fā)展規(guī)劃研究中心，浙江 杭州 310012)

0 引言

長(zhǎng)期以來，浙江省降水時(shí)空分布較不均勻，范圍廣、強(qiáng)度大、暴雨頻繁、極端性高，是我國(guó)洪澇災(zāi)害較為嚴(yán)重的省份之一。洪水的季節(jié)性強(qiáng)、來勢(shì)兇猛、峰高量大，而中下游河道泄流能力常常相對(duì)不足，在安排修建上蓄水庫、中游建設(shè)堤防和整治河道的同時(shí)，利用蓄滯洪體系有計(jì)劃主動(dòng)分蓄流域超額洪水，是流域防洪減災(zāi)的重要手段之一，尤其在防御超標(biāo)準(zhǔn)洪水中具有不可替代的作用[1-4]。

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人類活動(dòng)加劇，湖泊等低洼地帶被逐漸侵占，洪水的自然調(diào)蓄能力大為降低，“非汛期人走水路、汛期水走人路”的人水爭(zhēng)地矛盾日益加劇，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與防洪安全的矛盾日趨尖銳。防洪減災(zāi)的理論與實(shí)踐表明，一方面，既不能大量修建水庫攔蓄上游洪水，也不能無限制加高河道堤防，必須充分發(fā)揮水庫、堤防、蓄滯洪區(qū)等防洪工程的綜合效益；另一方面，需根據(jù)流域洪水出路的現(xiàn)實(shí)情況，實(shí)現(xiàn)由控制洪水向洪水管理轉(zhuǎn)變，積極推進(jìn)蓄滯洪區(qū)布局優(yōu)化調(diào)整和建設(shè)，確保關(guān)鍵時(shí)刻“分得進(jìn)、蓄得住、退得出”[1-3，5]。

如何在浙江高質(zhì)量發(fā)展建設(shè)共同富裕示范區(qū)的創(chuàng)新實(shí)踐中充分發(fā)揮水利作用，完善防洪工程體系，筑牢防洪安全屏障，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)洪水蓄滯空間和社會(huì)發(fā)展空間的關(guān)系，是亟需研究的課題。本文以浙江省浦陽江流域?yàn)槔?，研究提出防洪蓄滯工程布局?yōu)化調(diào)整方案，以期對(duì)進(jìn)一步完善防洪體系提供新思路。

1 浦陽江防洪能力現(xiàn)狀

1.1 流域基本概況

浦陽江是浙江省母親河錢塘江的重要支流，干流經(jīng)金華浦江縣、紹興諸暨市、杭州蕭山區(qū)，支流涉及金華義烏市和東陽市、紹興柯橋區(qū)、杭州富陽區(qū)等地，干流全長(zhǎng)150km，流域面積3455km2。遵循“上蓄、中分、下泄”的防洪總體格局，浦陽江已初步形成以通濟(jì)橋、安華、陳蔡、石壁、永寧等大中型水庫與高湖蓄滯洪區(qū)為防洪骨干控制性工程，輔以中小型水庫、干支流堤防、沿江閘泵站的防洪排澇體系。浦陽江目前已建成12座大中型水庫，總庫容約5.3億m3，總防洪庫容約1.4億m3；已建成高湖蓄滯洪區(qū)，滯洪庫容約0.58億m3；干流通濟(jì)橋水庫以下已全線建堤閉合，堤防長(zhǎng)度約306km；已建成排澇泵站81座，總設(shè)計(jì)流量約700m3/s[6-7]。

1.2 成災(zāi)原因分析

(1)氣候條件。6月中旬—7月中旬，由于西太平洋副熱帶高壓的季節(jié)性北跳與東亞季風(fēng)的向北移動(dòng)，浦陽江梅汛期持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、降水集中且強(qiáng)度較大。7月下旬—9月下旬，受臺(tái)風(fēng)活動(dòng)影響，浦陽江臺(tái)汛期極端降水頻發(fā)，防御難度極大。

(2)地形條件。浦陽江安華至湄池區(qū)間的沿江地勢(shì)為上、下游高，中游低，形似鍋底狀，且各支流除凰桐江、永興河外，多在中游諸暨城區(qū)附近匯入。洪水期上游來水陡漲陡落，而中游河道狹窄曲折，宣泄緩慢不暢，極易造成洪澇災(zāi)害。

(3)潮洪頂托。浦陽江在聞家堰匯入錢塘江，此處已屬感潮河口段，潮汐作用明顯，影響范圍可至西江王家堰、東江討飯堰。同時(shí)，汛期常常遭遇富春江洪水，浦陽江下泄受阻，水位壅漲抬高。因此，浦陽江洪水期易受杭州灣潮汐和錢塘江洪水頂托雙重影響。

1.3 防洪突出薄弱環(huán)節(jié)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人類活動(dòng)加劇，浦陽江干流逐漸暴露出源頭洪水控制能力仍顯不足、蓄滯洪區(qū)布局尚需優(yōu)化調(diào)整等問題。在實(shí)際防汛調(diào)度工作中，對(duì)協(xié)調(diào)中上游治水矛盾、提升安華以上防洪滯洪能力，對(duì)優(yōu)化調(diào)整蓄滯洪區(qū)布局、切實(shí)保障蓄滯洪區(qū)分洪蓄洪作用，均有十分迫切的需求[6-9]。

1.3.1上蓄不充分，源頭洪水控制能力仍顯不足

安華水庫是浙江省建國(guó)后最早開工建設(shè)的八大水庫之一，位于浦陽江干流，地跨浦江、諸暨兩地，壩址位于諸暨安華鎮(zhèn)，淹沒區(qū)涉及浦江白馬鎮(zhèn)、諸暨同山鎮(zhèn)。水庫集水面積635km2，于1958年建成，2017年除險(xiǎn)加固后總庫容5838萬m3，設(shè)計(jì)防洪庫容4125萬m3，是流域防洪調(diào)度頻次最高的關(guān)鍵性樞紐工程，也是浙江省唯一一座工程任務(wù)僅為防洪滯洪的大中型水庫。

因歷史遺留問題，安華水庫長(zhǎng)期未能發(fā)揮原設(shè)計(jì)防洪作用。一是原政策處理標(biāo)準(zhǔn)與現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)有差距，水庫歷史政策處理補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)偏低，原移民高程較10年一遇洪水位低1.01m，較20年一遇洪水位低1.52m，低于SL 290—2009《水利水電工程建設(shè)征地移民安置規(guī)劃設(shè)計(jì)規(guī)范》要求的移民標(biāo)準(zhǔn)10～20年一遇，也低于浙江省新建(改建、擴(kuò)建)大中型水庫20年一遇的移民標(biāo)準(zhǔn)。二是原政策處理范圍有移民回流，目前原移民高程以下396人尚在居住(浦江225人、諸暨171人)。水庫滯洪超過27.5m(水庫原移民高程30.09m、防洪高水位32.09m)就有兩地糾紛，受限制運(yùn)用防洪庫容約2529萬m3，占總防洪庫容的61.3%。

根據(jù)《浦陽江流域防洪規(guī)劃》(浙水計(jì)〔2019〕12號(hào))，規(guī)劃工況下(安華水庫恢復(fù)原設(shè)計(jì)防洪能力、浦陽江源頭新建雙溪水庫)，安華以上防洪庫容模數(shù)(單位集水面積設(shè)置的防洪庫容值)僅為9.0萬m3/km2，低于浦陽江主要支流大陳江的10.1萬m3/km2(八都-巧溪水庫)、開化江的25.6萬m3/km2(陳蔡-石壁水庫)、楓橋江的13.7萬m3/km2(征天-永寧水庫)，也低于浙江防洪為主水庫15～30萬m3/km2的防洪庫容模數(shù)，防洪能力相比本流域支流、其他流域均有明顯不足。

1.3.2中分損失大，蓄滯洪區(qū)布局尚需優(yōu)化調(diào)整

高湖蓄滯洪區(qū)(以下簡(jiǎn)稱“高湖”)是浙江省5個(gè)蓄滯洪區(qū)之一，也是規(guī)模最大的蓄滯洪區(qū)，原設(shè)計(jì)滯洪庫容約5800萬m3，于1954年建成，在20世紀(jì)50—60年代曾先后分洪7次，起到了較好的防洪減災(zāi)作用。隨著高湖內(nèi)生產(chǎn)要素和社會(huì)財(cái)富的積聚，逐漸暴露出分洪淹沒土地范圍廣、經(jīng)濟(jì)損失高、分洪后經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償政策缺失等問題，現(xiàn)實(shí)啟用困難。自1962年至2021年煙花臺(tái)風(fēng)前，59年中共有4次達(dá)到分洪標(biāo)準(zhǔn)而未啟用，“19700626”“19730517”“19770616”“19970709”洪水均出現(xiàn)其他湖畈決堤。

“20110616”洪水后，根據(jù)浦陽江流域防洪調(diào)度的工作實(shí)踐，諸暨市提出高湖分級(jí)分區(qū)改造工程，在“防洪功能不改變、分洪總量不減少、啟用條件不提高”的前提下，通過新建隔堤與分洪設(shè)施，將高湖劃分為高湖一區(qū)和除一區(qū)之外的高湖二區(qū)。一區(qū)面積約0.9萬畝，滯洪量約2700萬m3，二區(qū)面積約1.3萬畝，滯洪量約3100萬m3。當(dāng)浦陽江發(fā)生10年一遇洪水時(shí)啟用高湖一區(qū)，當(dāng)發(fā)生20年一遇洪水時(shí)啟用高湖二區(qū)。高湖改造工程于2015年啟動(dòng)征遷，2017年動(dòng)工建設(shè)，目前主體工程已基本完工。2021年煙花臺(tái)風(fēng)期間，高湖時(shí)隔59年后首次開閘分洪，為下游騰挪寶貴的時(shí)間與空間，防洪效益顯著。

高湖位于諸暨市浣東街道，作為城東新城的重要組成部分，區(qū)位優(yōu)勢(shì)明顯。高湖一區(qū)目前可正常運(yùn)用，而高湖二區(qū)范圍主要涉及耕地約0.2萬畝，珍珠水產(chǎn)養(yǎng)殖約0.5萬畝，工廠企業(yè)用地約0.3萬畝，現(xiàn)有人口約1.4萬人，企業(yè)約30家，經(jīng)初步測(cè)算，高湖二區(qū)分洪直接損失約8億元，現(xiàn)實(shí)啟用與搬遷難度極大。若在流域中下游尋找如連七湖、下四湖等湖畈或湖畈群作為等效調(diào)整方案，同樣存在占用土地多、限制區(qū)域發(fā)展等問題，且因地形地勢(shì)原因，達(dá)到相同作用需設(shè)置更大的蓄滯庫容。

2 布局調(diào)整治理思路

2.1 基本思路

本文以“遵循格局、優(yōu)化布局、整體謀劃、總體提升”為基本原則，在“上蓄、中分、下泄”的防洪總體格局基礎(chǔ)上，以流域“上蓄、中分”總體功能不降低，對(duì)上下游地區(qū)的防洪安全不產(chǎn)生不利影響為目標(biāo)，在滿足流域50年一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)的前提下，提出安華水庫擴(kuò)容、新建同山蓄滯洪區(qū)、高湖蓄滯洪區(qū)現(xiàn)代化改造等干流防洪能力提升工程，由此優(yōu)化調(diào)整部分高湖二區(qū)分滯洪功能的調(diào)整治理思路。

安華水庫具有控制面積大、防洪受益范圍廣的優(yōu)勢(shì)，本身庫區(qū)具備下挖擴(kuò)容的條件；規(guī)劃同山蓄滯洪區(qū)位于安華水庫西側(cè)，通過連通隧洞，可實(shí)現(xiàn)同步蓄泄。“安華擴(kuò)容+新建同山”實(shí)施后，非正常運(yùn)用的滯洪庫容變?yōu)檎＿\(yùn)用的防洪庫容，調(diào)度更靈活，保護(hù)范圍也更大，是高湖二區(qū)的理想替代工程，不僅可解決安華水庫自身的歷史遺留問題，更能進(jìn)一步優(yōu)化流域防洪格局，助力區(qū)域發(fā)展，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)“源頭增效、等量?jī)?yōu)效、一舉兩得”。

2.2 調(diào)整方案

2.2.1計(jì)算模型

(1)計(jì)算原理

采用自主研制開發(fā)的漫垸網(wǎng)河準(zhǔn)二維與網(wǎng)河一維混合模型非恒定流計(jì)算程序[10]，建立整個(gè)浦陽江流域內(nèi)的水利計(jì)算模型。該模型的基本原理為采用四點(diǎn)中心加權(quán)隱式差分格式求解圣維南偏微分方程組：

(1)

(2)

式中，B—水面寬度，m；z—河道水位，m；Q—流量，m3/s；q—單位長(zhǎng)度旁側(cè)流量，m3/s；v—斷面平均流速，m/s；g—重力加速度，m/s2；K—單位過水面積的流量模數(shù)，m3/(s/m2)。

以四點(diǎn)中心加權(quán)隱式差分格式將上述偏微分方程組化為差分方程組，并與河汊方程、閘汊方程、邊界條件、初始條件共同構(gòu)成相應(yīng)的非線性方程組，采用牛頓迭代法求解，進(jìn)行計(jì)算得出各斷面的水位、流量過程。該水利計(jì)算模型可定量分析河道洪水演進(jìn)的水流特性，并可考慮漫灘行洪、倒堤分洪及閘、泵、堰、壩等多種形式水利工程措施的防洪效果，在浙江省水利規(guī)劃設(shè)計(jì)中應(yīng)用廣泛，模擬性能良好。

(2)河網(wǎng)概化

選取浦陽江干流(安華水庫以下)、支流浦陽東江、大陳江、開化江、五泄江、楓橋江、凰桐江及永興河形成一個(gè)概化水系。湖畈按工程特性分為一般湖畈、高湖蓄滯洪區(qū)、滯洪湖畈等3類，均概化為概化湖泊，共計(jì)57個(gè)，概化湖泊與主河網(wǎng)的聯(lián)接方式采用分洪閘或倒堤堰形式。湖畈滯蓄能力按各片高程-容積曲線推求，當(dāng)湖畈外圍堤防遭遇超設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)洪水時(shí)倒堤分洪，湖畈堤防外側(cè)灘地作為概化河網(wǎng)斷面的邊灘槽蓄作用處理。

(3)邊界條件

干流安華水庫、大陳江龍?zhí)?、開化江毛村灘、五泄江水磨頭、楓橋江駱家橋、凰桐江橫力口、永興河豐產(chǎn)堰、洪浦江寺下張等8處控制斷面作為上邊界，采用流量過程線；聞家堰控制斷面作為下邊界，采用水位過程線。流域內(nèi)山區(qū)性小支流入流過程按主河道旁側(cè)入流處理，本次概化集中入流26條。

(4)遭遇組合

20年一遇及以下設(shè)計(jì)洪水，遭遇富春江1977年6月15—19日實(shí)際潮位；流域50年一遇設(shè)計(jì)洪水聞家堰20年一遇潮位過程(以聞家堰歷年6月份最高潮位排頻，按1977年6月16日洪水對(duì)應(yīng)的實(shí)測(cè)潮位過程縮放)。

2.2.2方案工況

以不抬高流域主要控制斷面(太平橋站、湄池站)原規(guī)劃水位為原則，擬定兩個(gè)調(diào)整方案，各方案計(jì)算工況見表1。原規(guī)劃采用《浦陽江流域防洪規(guī)劃》(浙水計(jì)〔2019〕12號(hào))中不考慮新建雙溪水庫的推薦方案；方案1在原規(guī)劃基礎(chǔ)上，不啟用原高湖二區(qū)，考慮安華水庫擴(kuò)容提升工程(擴(kuò)容3700萬m3)；方案2在原規(guī)劃基礎(chǔ)上，不啟用原高湖二區(qū)，考慮安華水庫擴(kuò)容提升工程(擴(kuò)容1500萬m3)、新建同山蓄滯洪工程、高湖蓄滯洪區(qū)現(xiàn)代化改造工程3項(xiàng)組合優(yōu)化調(diào)整工程。

表1 浦陽江流域50年一遇設(shè)計(jì)洪水防洪格局方案

2.2.3調(diào)整效益

遭遇流域50年一遇設(shè)計(jì)洪水，各方案主要控制斷面水位結(jié)果見表2。方案1與原規(guī)劃相比，太平橋站沿程水位降低1.73～0.11m，西江沿程水位降低0.09～0.02m，東江高湖分洪口～五浦頭降低0.04～0.02m，橫塘村-江爿頭由于失去高湖二區(qū)分洪，水位略有壅高，壅高幅度為0.05～0.01m，湄池站及以下水位無變化。

表2 流域50年一遇水利計(jì)算成果(水位) 單位：m

方案2與原規(guī)劃相比，太平橋站沿程水位降低1.35～0.17m，西江沿程水位降低0.12～0.03m，東江高湖分洪口-江爿頭水位降低0.09～0.07m，橫塘村-墨城電排由于高湖二區(qū)分洪規(guī)模減少，水位略有壅高，壅高幅度為0.03～0.01m，湄池站及以下水位無變化。

從太平橋站水位及整體水位看，方案1與方案2均能滿足優(yōu)化調(diào)整高湖二區(qū)的要求。方案1由于安華水庫擴(kuò)容規(guī)模更大，使得安華站-會(huì)義橋區(qū)間水位降低更明顯；方案2由于高湖二區(qū)增加分洪1000萬m3，會(huì)義橋-太平橋站區(qū)間、西江沿程水位降低更明顯，東江壅高程度也更小；方案1跟方案2對(duì)湄池站及以下水位影響不大。

“上蓄、中分”成果見表3。方案1與原規(guī)劃相比，上蓄合計(jì)增加3656萬m3，其中安華水庫增加3656萬m3，其余水庫上蓄作用不變；中分減少3048萬m3，其中高湖減少3103萬m3，5個(gè)20～50年一遇啟用的非常滯洪區(qū)增加71萬m3，支流洪浦江減少16萬m3。方案2與原規(guī)劃相比，上蓄合計(jì)增加2471萬m3，其中安華水庫增加1882萬m3，同山蓄滯洪工程增加589萬m3，其余水庫上蓄作用不變；中分減少2169萬m3，其中高湖減少2096萬m3，5個(gè)20～50年一遇啟用的非常滯洪區(qū)減少70萬m3，支流洪浦江減少3萬m3。

表3 流域50年一遇水利計(jì)算成果(蓄滯水量) 單位：萬m3

從分洪水量看，2個(gè)方案均可實(shí)現(xiàn)優(yōu)化調(diào)整高湖二區(qū)的作用。但是，方案1安華水庫諸暨區(qū)域需擴(kuò)挖至庫底10m高程，工程調(diào)度較為不便，且與浦江區(qū)域落差達(dá)10m，極易造成河床沖刷；方案2從系統(tǒng)優(yōu)化、共同富裕角度出發(fā)，實(shí)施3項(xiàng)組合工程，遵循“系統(tǒng)治理、多點(diǎn)挖潛、多措并舉”的治理思路。安華水庫擴(kuò)容工程、同山蓄滯洪工程均已納入浙江省“三區(qū)三線”項(xiàng)目庫，基本無用地指標(biāo)問題；高湖蓄滯洪區(qū)現(xiàn)代化改造工程在高湖一區(qū)基礎(chǔ)上增加1000萬m3滯洪庫容，且盡可能避開土地征用和移民，實(shí)現(xiàn)高湖蓄滯洪區(qū)“挖潛”的最大化?？傮w考慮，推薦方案2。

3 結(jié)語

浦陽江流域先天防洪條件較差，歷來是浙江省防汛重點(diǎn)河流。為破解安華水庫上蓄能力弱、高湖蓄滯洪區(qū)中分難實(shí)施的困局，以流域“上蓄、中分”總體功能不降低，對(duì)上下游地區(qū)的防洪安全不產(chǎn)生不利影響為目標(biāo)，在滿足流域50年一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)的前提下，提出安華水庫擴(kuò)容、新建同山蓄滯洪區(qū)、高湖蓄滯洪區(qū)現(xiàn)代化改造等干流防洪能力提升工程，由此優(yōu)化調(diào)整部分高湖二區(qū)分滯洪功能的調(diào)整治理思路。合理調(diào)整流域蓄滯工程布局，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)洪水蓄滯空間和社會(huì)發(fā)展空間的關(guān)系，是取得區(qū)域經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展、流域防洪安全共贏效益的必要措施與優(yōu)選方案。