燕山水庫防洪調(diào)度分析

燕山水庫防洪調(diào)度分析

1建設(shè)燕溪防洪工程體系的前提燕山水庫位于河南省葉縣保安市楊樓村官寨水庫下游1公里處，控制面積169km二（占干江流域的91%）。因其所在河流干江河為暴雨中心,河道比降大,下游澧河洪水的60%源自干江河,加上防洪工程有限,導(dǎo)致下游澧河及沙穎河洪澇災(zāi)害頻發(fā)。建國后,干江河及澧河、沙穎河的三次特大洪水破壞極大,損失慘重,故修建燕山水庫十分必要。燕山水庫是淮河流域規(guī)劃確定的沙河流域防洪工程體系的重要組成部分,是控制漯河市至周口市河道防洪安全的關(guān)鍵性工程。燕山水庫分二期施工,一期工程為大(2)型水利樞紐工程,工程等級為二等,主要建筑物為2級,采用500a一遇洪水設(shè)計、5000a一遇洪水校核。樞紐工程主要建筑物有斜墻土石壩、溢洪道、泄洪(導(dǎo)流)洞和輸水洞及電站。大壩壩頂高程117.8m,壩長4070m,最大壩高34.7m。以防洪為主,兼顧供水、灌溉、發(fā)電等綜合利用,總庫容9.25億m3;二期工程為南水北調(diào)中線工程的“長藤結(jié)瓜”水庫,總庫容23.8億m3。興建燕山水庫需搬遷人口約2.05萬人,淹沒土地2224.5ha和各類房屋539859m2。燕山水庫建成后,可使澧河的防洪標(biāo)準(zhǔn)由5a一遇提高到20a一遇;與沙河流域防洪工程體系的其他工程聯(lián)合運(yùn)用,可將沙河干流的防洪標(biāo)準(zhǔn)提高到50a一遇;對促進(jìn)地區(qū)社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展、保障下游地區(qū)的防洪安全具有重要作用。燕山水庫的建設(shè)經(jīng)歷了規(guī)劃選址、審批及興建等環(huán)節(jié)。本文探討了燕山水庫建設(shè)的必要性及建設(shè)歷程,可供同類工程參考。2燕山水庫建設(shè)的必要性2.1干河、黎河及其下游河的洪水特點(1)干河上游洪水特征燕山水庫位于淮河流域沙潁河水系澧河右側(cè)干江河上(圖1)。干江河為澧河支流,東部與洪河、汝河分水,西南接唐白河流域,全長98.7km,流域面積1280km2(占澧河流域總面積的46%)。干江河上游地形為山區(qū)與丘陵過渡帶,為澧河上游的暴雨中心且暴雨頻發(fā),暴雨強(qiáng)度大,匯流時間短,洪水流量大,來勢猛,暴漲暴落,對下游威脅很大,澧河汛期約60%的洪水源于干江河。據(jù)干江河官寨水文站資料,1954～2000年的47a間,實測流量大于澧河何口水文站處安全泄洪流量(1900m3/s)的洪水達(dá)18次;超過沙河漯河安全泄量(3000m3/s)的洪水達(dá)7次(如1975年8月的“75.8”洪水洪峰流量高達(dá)12100m3/s,2000年7月洪水洪峰流量達(dá)7160m3/s)。(2)hddm3洪水澧河為沙潁河右側(cè)的一級支流,發(fā)源于方城縣四里店以北的柳樹溝,流經(jīng)葉縣、舞陽,全長163km,流域面積2787km2。沙河為潁河最大支流,河長322km,流域面積12580km2;潁河則注入淮河。澧河何口水文站以下段、沙河段及潁河地勢低洼,汛期洪水泄流不暢,故在澧河、沙河間留有泥河洼滯洪區(qū)以緩解洪水壓力。澧河河道彎曲,岸陡無灘,洪水匯流快,一般上游降雨停止至何口水文站處出現(xiàn)洪峰約8～10h;而沙河匯流時間稍長,從降雨停止至馬灣水文站出現(xiàn)洪峰約14h:多數(shù)情況是澧河洪水先至并抬高下游泥河洼滯洪區(qū)及漯河等地的洪水水位,待沙河洪峰流至后下游泥河洼滯洪區(qū)及漯河等地才出現(xiàn)洪峰,形成了“澧河墊底,沙河蓋頂”的現(xiàn)象。由于澧河下游區(qū)域地勢較低,洪水期間易出現(xiàn)洪水頂托倒灌現(xiàn)象,亦加重了洪水的危害程度。2.2茶河下游水利工程建國后,根據(jù)沙潁河流域洪水情況,提出了“蓄泄兼籌”的治水方針,先后修建了大量水利工程興利防洪:①水庫。大型水庫4座(潁河的白沙水庫、沙河的昭平臺水庫及白龜山水庫、澧河上游的孤石灘水庫),控制面積4000km2,總庫容為18.46億m3,調(diào)洪庫容為11.84億m3,興利庫容為6.99億m3;中型水庫23座,總控制面積3170km2,總庫容6.4億m3,調(diào)洪庫容3.5億m3,興利庫容3.27億m3;橡膠壩3座,總庫容為1082萬m3;小型水庫多座。②水閘。流量≥1000m3/s的大型水閘13座,流量介于100～1000m3/s的中型水閘40座。③泥河洼滯洪工程。位于舞陽縣境內(nèi)的沙河、澧河沖洪積平原之間,設(shè)計洪水位68.00m,設(shè)計滯洪量2.36億m3,淹沒面積103km2,其中耕地12.34萬ha,人口6.27萬人。多年來,雖建設(shè)了眾多水利工程,但防洪效果有限。由于多方面原因,僅于澧河干流上游興建了孤石灘水庫,但控制流域面積僅占澧河流域面積的10.6%(286km2),對減輕下游防洪壓力作用不大,不能有效解決澧河的防洪問題;干江河流域既無防洪工程亦未治理,防洪體系存在明顯缺陷。盡管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遭遇較多,故澧河洪水可利用泥河洼滯洪區(qū)庫容有限。因此,澧河下游每遇汛期,防洪形勢十分嚴(yán)峻;特別是姜莊以下地面低洼,河道泄洪斷面小,泄洪能力僅有1300～1800m3/s,防洪標(biāo)準(zhǔn)僅有5a一遇,故洪水經(jīng)常漫決,洪澇災(zāi)害相當(dāng)嚴(yán)重。2.3防洪工程措施據(jù)資料,沙河干流漯河—周口段左堤平均2.2a決口1次,右堤平均1.8a決口1次,每次決口成災(zāi)驚人。如建國后三次大的洪澇災(zāi)害損失慘重:①“75.8”特大洪水。1975年8月沙潁河上游發(fā)生特大暴雨,6h降雨830mm,5d降雨量達(dá)1631mm,致使多座大中型水庫垮壩、多處堤防決口,干江河下游澧河、沙潁河及泥河洼滯洪區(qū)壅水,洪澇災(zāi)害十分嚴(yán)重。受災(zāi)耕地73萬ha,受災(zāi)人口550萬人,死傷牲畜44萬頭,倒房560萬間,損失糧食10億kg,沖毀京廣鐵路102km并影響運(yùn)輸48d。②“6.26”特大洪水。2000年6月26日沙潁河洪水淹沒平頂山、漯河、周口三市的24個縣(市、區(qū))的299個鄉(xiāng)鎮(zhèn)、60萬ha農(nóng)作物受淹,受災(zāi)人口724萬人,倒塌房屋7.2萬間,直接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)49×108元。③“7.17”特大洪水。2004年7月17日澧河洪水致使9處堤防決口,數(shù)萬人無家可歸,給平頂山市、漯河市、周口市造成了43×108元的巨大經(jīng)濟(jì)損失。對干江河下游漯河市、周口市及京廣鐵路,當(dāng)暴雨中心發(fā)生于沙河干流上,由于有昭平臺水庫、白龜山水庫與泥河洼滯洪區(qū)的聯(lián)合運(yùn)用,可控制漯河20a一遇洪水不超過3000m3/s;當(dāng)暴雨中心發(fā)生于澧河上游時,漯河市及京廣鐵路的防洪安全標(biāo)準(zhǔn)僅達(dá)10a一遇,這對防護(hù)面積達(dá)53萬ha的沙河干流亦過低。因此,控制澧河洪水就顯得十分迫切。2.4洪水多,生態(tài)保護(hù)能力根據(jù)《國家防洪標(biāo)準(zhǔn)》中鄉(xiāng)村防洪標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,對“防護(hù)人口150萬人、耕地面積≥20萬ha的,防洪標(biāo)準(zhǔn)為100～50a一遇”?？紤]淮河流域規(guī)劃與國民經(jīng)濟(jì)的實際能力,沙河干流的防洪標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)不低于50a一遇。為提高沙河防洪標(biāo)準(zhǔn),在淮河流域規(guī)劃中確定在澧河支流干江河上修建燕山水庫,在北汝河上游修建前坪水庫和在干流沙河昭平臺水庫以上修建下湯水庫,這樣可構(gòu)成沙河漯河以西完整的防洪系統(tǒng),無論暴雨中心在干流或支流上均可使沙河干流的防洪標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到50a一遇。因此,就流域角度,修建燕山水庫十分必要。據(jù)文獻(xiàn)資料,2000年汛期,沙潁河流域發(fā)生了3次(6月24～26日、7月3～7日、7月13～15日)強(qiáng)降雨過程(干江河均為暴雨中心或暴雨中心之一),澧河何口站洪峰流量分別為2720、2100、6000m3/s,均迫使澧河向泥河洼滯洪區(qū)分洪。7月13～15日洪水標(biāo)準(zhǔn)達(dá)50a一遇(僅次于“75.8”洪水的第二大洪水),致使澧河兩岸堤防多處漫溢決口,洪水串流,受災(zāi)人口136萬人,受災(zāi)面積8.3萬ha(其中絕收6.4萬ha),倒塌房屋1.8萬間,直接經(jīng)濟(jì)損失約15.46×108元。據(jù)分析,前兩次降雨強(qiáng)度暴雨洪水標(biāo)準(zhǔn)為5～10a一遇;最后一次強(qiáng)降雨過程澧河洪水標(biāo)準(zhǔn)為20a一遇、干江河為50a一遇,遠(yuǎn)超過澧河現(xiàn)有5a一遇防洪標(biāo)準(zhǔn),因而損失慘重。根據(jù)燕山水庫規(guī)劃設(shè)計,采用500a一遇洪水設(shè)計、5000a一遇洪水校核,其防洪庫容為3.22億m3。水庫建成后,澧河的防洪標(biāo)準(zhǔn)將達(dá)到20a一遇。因此,澧河洪水均在燕山水庫的防洪保護(hù)能力之內(nèi),再加上與孤石灘水庫聯(lián)合調(diào)度,就可確保澧河堤防不發(fā)生漫溢和決口,確保泥河洼滯洪區(qū)不因澧河洪水而開閘進(jìn)洪,因而洪災(zāi)損失可減至最低限度,能保護(hù)漯河市、周口市和豫皖兩省600萬人口、53.3萬ha耕地及京廣鐵路、京深國道的安全。因此,就防洪角度,修建燕山水庫十分必要。3建設(shè)過程3.1規(guī)劃布局階段(1)工程地質(zhì)勘探工程范圍1955年5至6月,地質(zhì)部931地質(zhì)隊對官寨壩址及庫區(qū)進(jìn)行了工程地質(zhì)勘察。1956年4月,河南省治淮總指揮部官寨水庫工作隊再次進(jìn)行了工程地質(zhì)勘察,并編寫了《官寨水庫設(shè)計階段第一期工程地質(zhì)勘探報告》,水利部審批后認(rèn)為官寨壩址區(qū)灰?guī)r巖溶發(fā)育且處理難度大,二期工程大壩較高且施工難題更多,故難保蓄水效益,需另尋壩址。鑒此,河南省治淮總指揮部擬定了6條新的壩軸線,經(jīng)工程地質(zhì)勘察并從多角度論證,最終優(yōu)化選取了燕山壩址,并將勘察工作范圍限制到大、小燕山壩址處。隨后幾十年又對燕山水庫進(jìn)行了多次的勘測、規(guī)劃和論證。(2)對構(gòu)建社會主義和諧社會的努力1957年3月,水利部、河南省會同蘇聯(lián)專家實地查勘后論證了燕山壩址筑壩的可能性,并轉(zhuǎn)入大、小燕山壩址的初步設(shè)計第一階段的勘察工作。經(jīng)進(jìn)一步勘察比較后,于1957年12月曾選定大燕山壩址較為理想。隨即進(jìn)行了初步設(shè)計第二階段的勘察,但受“大躍進(jìn)”影響一再減少勘查工作量,至1958年4月被迫停止。1971年4月,河南省水利勘測設(shè)計院組織規(guī)劃、設(shè)計、勘測人員再次對燕山水庫進(jìn)行了查勘,根據(jù)已有資料重新論證了大燕山壩線的可行性,并于1972年8月提出了《燕山水庫補(bǔ)充勘探工作的初步意見》,但并未最終定案。1987年12月18日,河南省水利勘測設(shè)計院編寫了《燕山水庫可行性研究階段勘察試驗要求》,提出應(yīng)對燕山水庫重新進(jìn)行可行性研究階段的勘察。1988～1990年,河南省水利勘測總隊、中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)水文地質(zhì)工程地質(zhì)系對燕山水庫進(jìn)行了補(bǔ)充勘察工作,并于1991年5月完成了《河南省葉縣干江河燕山水庫可行性研究階段水文工程地質(zhì)勘察報告》,認(rèn)為大燕山壩址水文地質(zhì)工程地質(zhì)條件(主要指順河斷層物質(zhì)組成)雖略優(yōu)于小燕山壩址,但從工程總量、特別從泄水建筑物布置方面評價,小燕山壩址明顯優(yōu)于大燕山壩址,故最后建議應(yīng)將壩址移至小燕山處。1991年6月～1992年9月,河南省水利勘測總隊、中國地質(zhì)大學(xué)又提交了《河南省燕山水庫區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性研究》報告,提出該區(qū)域地殼穩(wěn)定,適宜建壩。1991～1994年,河南省水利廳初審認(rèn)可了選壩方案,并于1994年上報水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計總院,但因國家基建程序改革而未審查。之后,河南省水利勘測設(shè)計院按照國家新的基建程序要求,重新從項目建議書階段開始前期工作,因而燕山水庫的建設(shè)亦步入正軌階段。3.2項目強(qiáng)化文件審查1997年11月,河南省水利廳委托河南省水利勘測設(shè)計院編制完成了《河南省干江河燕山水庫項目建議書》并上報水利部,同年12月水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計總院受水利部委托審查了該項目建議書。1998年12月,水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計總院以水規(guī)設(shè)60號文件(關(guān)于報送河南省干江河燕山水庫一期工程項目建議書審查意見的報告)呈報水利部。水利部2001年7月以水規(guī)計(2001)270號文件(關(guān)于報送河南省干江河燕山水庫一期工程項目建議書審查意見的函)將燕山水庫項目建議書轉(zhuǎn)報國家發(fā)展改革委員會。2002年3月,國家發(fā)展改革委員會委托中國國際工程咨詢公司對《燕山水庫項目建議書》進(jìn)行了現(xiàn)場評估,2002年中國國際工程咨詢公司將審查意見上報國家發(fā)展改革委員會。2004年5月,國家發(fā)展改革委員會以發(fā)改農(nóng)經(jīng)(2004)808號文件對燕山水庫項目建議書進(jìn)行了批復(fù)。2004年5月,河南省水利勘測設(shè)計院根據(jù)發(fā)改農(nóng)經(jīng)(2004)808號文件的要求,重新編寫了《河南省干江河燕山水庫可行性研究報告》,提出了初步設(shè)計方案。2004年6月22～25日,水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計總院受水利部委托對該可行性研究報告進(jìn)行了審查,基本同意該可行性研究報告的設(shè)計方案,同時提出了可行性研究報告擬補(bǔ)充和修改的內(nèi)容。據(jù)此,河南省水利勘測設(shè)計院修改了《河南省干江河燕山水庫可行性研究報告》并再次呈報水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計總院,2004年8月,水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計總院以水總設(shè)72號文件(關(guān)于報送河南省干江河燕山水庫可研報告審查意見的報告),將《河南省干江河燕山水庫可研報告》審查意見報水利部。2004年8月,水利部以水規(guī)計(2004)336號文件(關(guān)于報送河南省干江河燕山水庫可行性研究報告審查意見的函)將燕山水庫可研報告轉(zhuǎn)報國家發(fā)展改革委員會。2004年9月,國家發(fā)展改革委員會委托中國國際工程咨詢公司對《河南省干江河燕山水庫可行性研究報告》再次進(jìn)行了評估。2005年11月,國家發(fā)展改革委員會以發(fā)改農(nóng)經(jīng)(2005)2002號文件對《河南省干江河燕山水庫可行性研究報告》進(jìn)行了批復(fù)。2004年9月,河南省水利勘測設(shè)計院根據(jù)發(fā)改農(nóng)經(jīng)(2005)2002號文件對燕山水庫可行性研究報告的審查、評估和批復(fù)意見,編寫了《河南省干江河燕山水庫初步設(shè)計報告》。2004年10