燕山水庫(kù)防洪調(diào)度分析

燕山水庫(kù)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(kù)位于河南省葉縣保安市楊樓村官寨水庫(kù)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(guó)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(kù)十分必要。燕山水庫(kù)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(kù)分二期施工,一期工程為大(2)型水利樞紐工程,工程等級(jí)為二等,主要建筑物為2級(jí),采用500a一遇洪水設(shè)計(jì)、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(zhǎng)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(kù)容9.25億m3;二期工程為南水北調(diào)中線工程的“長(zhǎng)藤結(jié)瓜”水庫(kù),總庫(kù)容23.8億m3。興建燕山水庫(kù)需搬遷人口約2.05萬(wàn)人,淹沒(méi)土地2224.5ha和各類房屋539859m2。燕山水庫(kù)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(duì)促進(jìn)地區(qū)社會(huì)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(kù)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(kù)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(kù)建設(shè)的必要性2.1干河、黎河及其下游河的洪水特點(diǎn)(1)干河上游洪水特征燕山水庫(kù)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(zhǎng)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(guò)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(shí)間短,洪水流量大,來(lái)勢(shì)猛,暴漲暴落,對(duì)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(shí)測(cè)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(guò)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(jí)支流,發(fā)源于方城縣四里店以北的柳樹(shù)溝,流經(jīng)葉縣、舞陽(yáng),全長(zhǎng)163km,流域面積2787km2。沙河為潁河最大支流,河長(zhǎng)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(shì)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(wú)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(shí)間稍長(zhǎng),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(shì)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(guó)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(kù)。大型水庫(kù)4座(潁河的白沙水庫(kù)、沙河的昭平臺(tái)水庫(kù)及白龜山水庫(kù)、澧河上游的孤石灘水庫(kù)),控制面積4000km2,總庫(kù)容為18.46億m3,調(diào)洪庫(kù)容為11.84億m3,興利庫(kù)容為6.99億m3;中型水庫(kù)23座,總控制面積3170km2,總庫(kù)容6.4億m3,調(diào)洪庫(kù)容3.5億m3,興利庫(kù)容3.27億m3;橡膠壩3座,總庫(kù)容為1082萬(wàn)m3;小型水庫(kù)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(yáng)縣境內(nèi)的沙河、澧河沖洪積平原之間,設(shè)計(jì)洪水位68.00m,設(shè)計(jì)滯洪量2.36億m3,淹沒(méi)面積103km2,其中耕地12.34萬(wàn)ha,人口6.27萬(wàn)人。多年來(lái),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(kù),但控制流域面積僅占澧河流域面積的10.6%(286km2),對(duì)減輕下游防洪壓力作用不大,不能有效解決澧河的防洪問(wèn)題;干江河流域既無(wú)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(kù)容有限。因此,澧河下游每遇汛期,防洪形勢(shì)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(guó)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(kù)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(wàn)ha,受災(zāi)人口550萬(wàn)人,死傷牲畜44萬(wàn)頭,倒房560萬(wàn)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(méi)平頂山、漯河、周口三市的24個(gè)縣(市、區(qū))的299個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)、60萬(wàn)ha農(nóng)作物受淹,受災(zāi)人口724萬(wàn)人,倒塌房屋7.2萬(wàn)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(wàn)人無(wú)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(duì)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(tái)水庫(kù)、白龜山水庫(kù)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(guò)3000m3/s;當(dāng)暴雨中心發(fā)生于澧河上游時(shí),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(duì)防護(hù)面積達(dá)53萬(wàn)ha的沙河干流亦過(guò)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(guó)家防洪標(biāo)準(zhǔn)》中鄉(xiāng)村防洪標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,對(duì)“防護(hù)人口150萬(wàn)人、耕地面積≥20萬(wàn)ha的,防洪標(biāo)準(zhǔn)為100～50a一遇”?？紤]淮河流域規(guī)劃與國(guó)民經(jīng)濟(jì)的實(shí)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(kù),在北汝河上游修建前坪水庫(kù)和在干流沙河昭平臺(tái)水庫(kù)以上修建下湯水庫(kù),這樣可構(gòu)成沙河漯河以西完整的防洪系統(tǒng),無(wú)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(kù)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(guò)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(wàn)人,受災(zāi)面積8.3萬(wàn)ha(其中絕收6.4萬(wàn)ha),倒塌房屋1.8萬(wàn)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(guò)程澧河洪水標(biāo)準(zhǔn)為20a一遇、干江河為50a一遇,遠(yuǎn)超過(guò)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(kù)規(guī)劃設(shè)計(jì),采用500a一遇洪水設(shè)計(jì)、5000a一遇洪水校核,其防洪庫(kù)容為3.22億m3。水庫(kù)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(kù)的防洪保護(hù)能力之內(nèi),再加上與孤石灘水庫(kù)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(kāi)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(wàn)人口、53.3萬(wàn)ha耕地及京廣鐵路、京深國(guó)道的安全。因此,就防洪角度,修建燕山水庫(kù)十分必要。3建設(shè)過(guò)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(duì)對(duì)官寨壩址及庫(kù)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(kù)工作隊(duì)再次進(jìn)行了工程地質(zhì)勘察,并編寫(xiě)了《官寨水庫(kù)設(shè)計(jì)階段第一期工程地質(zhì)勘探報(bào)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(duì)燕山水庫(kù)進(jìn)行了多次的勘測(cè)、規(guī)劃和論證。(2)對(duì)構(gòu)建社會(huì)主義和諧社會(huì)的努力1957年3月,水利部、河南省會(huì)同蘇聯(lián)專家實(shí)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(jì)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(jì)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(cè)設(shè)計(jì)院組織規(guī)劃、設(shè)計(jì)、勘測(cè)人員再次對(duì)燕山水庫(kù)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(kù)補(bǔ)充勘探工作的初步意見(jiàn)》,但并未最終定案。1987年12月18日,河南省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院編寫(xiě)了《燕山水庫(kù)可行性研究階段勘察試驗(yàn)要求》,提出應(yīng)對(duì)燕山水庫(kù)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(cè)總隊(duì)、中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)水文地質(zhì)工程地質(zhì)系對(duì)燕山水庫(kù)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(kù)可行性研究階段水文工程地質(zhì)勘察報(bào)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(píng)價(jià),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(cè)總隊(duì)、中國(guó)地質(zhì)大學(xué)又提交了《河南省燕山水庫(kù)區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性研究》報(bào)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(bào)水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)總院,但因國(guó)家基建程序改革而未審查。之后,河南省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院按照國(guó)家新的基建程序要求,重新從項(xiàng)目建議書(shū)階段開(kāi)始前期工作,因而燕山水庫(kù)的建設(shè)亦步入正軌階段。3.2項(xiàng)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(cè)設(shè)計(jì)院編制完成了《河南省干江河燕山水庫(kù)項(xiàng)目建議書(shū)》并上報(bào)水利部,同年12月水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)總院受水利部委托審查了該項(xiàng)目建議書(shū)。1998年12月,水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)總院以水規(guī)設(shè)60號(hào)文件(關(guān)于報(bào)送河南省干江河燕山水庫(kù)一期工程項(xiàng)目建議書(shū)審查意見(jiàn)的報(bào)告)呈報(bào)水利部。水利部2001年7月以水規(guī)計(jì)(2001)270號(hào)文件(關(guān)于報(bào)送河南省干江河燕山水庫(kù)一期工程項(xiàng)目建議書(shū)審查意見(jiàn)的函)將燕山水庫(kù)項(xiàng)目建議書(shū)轉(zhuǎn)報(bào)國(guó)家發(fā)展改革委員會(huì)。2002年3月,國(guó)家發(fā)展改革委員會(huì)委托中國(guó)國(guó)際工程咨詢公司對(duì)《燕山水庫(kù)項(xiàng)目建議書(shū)》進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)評(píng)估,2002年中國(guó)國(guó)際工程咨詢公司將審查意見(jiàn)上報(bào)國(guó)家發(fā)展改革委員會(huì)。2004年5月,國(guó)家發(fā)展改革委員會(huì)以發(fā)改農(nóng)經(jīng)(2004)808號(hào)文件對(duì)燕山水庫(kù)項(xiàng)目建議書(shū)進(jìn)行了批復(fù)。2004年5月,河南省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院根據(jù)發(fā)改農(nóng)經(jīng)(2004)808號(hào)文件的要求,重新編寫(xiě)了《河南省干江河燕山水庫(kù)可行性研究報(bào)告》,提出了初步設(shè)計(jì)方案。2004年6月22～25日,水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)總院受水利部委托對(duì)該可行性研究報(bào)告進(jìn)行了審查,基本同意該可行性研究報(bào)告的設(shè)計(jì)方案,同時(shí)提出了可行性研究報(bào)告擬補(bǔ)充和修改的內(nèi)容。據(jù)此,河南省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院修改了《河南省干江河燕山水庫(kù)可行性研究報(bào)告》并再次呈報(bào)水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)總院,2004年8月,水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)總院以水總設(shè)72號(hào)文件(關(guān)于報(bào)送河南省干江河燕山水庫(kù)可研報(bào)告審查意見(jiàn)的報(bào)告),將《河南省干江河燕山水庫(kù)可研報(bào)告》審查意見(jiàn)報(bào)水利部。2004年8月,水利部以水規(guī)計(jì)(2004)336號(hào)文件(關(guān)于報(bào)送河南省干江河燕山水庫(kù)可行性研究報(bào)告審查意見(jiàn)的函)將燕山水庫(kù)可研報(bào)告轉(zhuǎn)報(bào)國(guó)家發(fā)展改革委員會(huì)。2004年9月,國(guó)家發(fā)展改革委員會(huì)委托中國(guó)國(guó)際工程咨詢公司對(duì)《河南省干江河燕山水庫(kù)可行性研究報(bào)告》再次進(jìn)行了評(píng)估。2005年11月,國(guó)家發(fā)展改革委員會(huì)以發(fā)改農(nóng)經(jīng)(2005)2002號(hào)文件對(duì)《河南省干江河燕山水庫(kù)可行性研究報(bào)告》進(jìn)行了批復(fù)。2004年9月,河南省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院根據(jù)發(fā)改農(nóng)經(jīng)(2005)2002號(hào)文件對(duì)燕山水庫(kù)可行性研究報(bào)告的審查、評(píng)估和批復(fù)意見(jiàn),編寫(xiě)了《河南省干江河燕山水庫(kù)初步設(shè)計(jì)報(bào)告》。2004年10