库区防护区排洪涝工程布局及规模研究

邓秋良，彭习渊，常景坤

（湖北省水利水电规划勘测设计院，430064，武汉）

库区防护区排洪涝工程布局及规模研究

邓秋良，彭习渊，常景坤

（湖北省水利水电规划勘测设计院，430064，武汉）

针对不同防护区的位置、耕地和房屋高程以及防护区内现有水系、水利工程情况，拟定不同防护区工程布局方案，经过方案比较，确定推荐方案。根据各防护区地形特点，综合考虑水利工程，分别采用不同方法确定防护区排洪涝工程规模，可供类似工程设计参考。

库区防护区；排洪涝工程；工程布局；蓄涝演算；设计流量

为减少水库淹没损失，在库区受淹没影响耕地、村庄集中地区修建防洪工程，形成库区防护区，尤其是平原区、山丘区向平原过渡地区修建水库的情况。由于水库库区防护区防洪工程的修建，打乱了防护区内原有的排水格局，阻断了防护区内洪涝水排泄通道，防护区内部洪涝水如何外排、规模如何确定是库区防护区设计工作的一项重要内容。本文以汉江新集电站库区防护区工程为例，对不同类型防护区的排洪涝工程布局、工程规模进行分析。

一、工程布局及规模研究

1.基本情况

汉江新集水电站位于汉江中游湖北省襄阳市境内，坝址位于白马洞，上距王甫洲枢纽47.5 km，下距崔家营枢纽63.5 km。坝址控制流域面积10.32万 km2，水库正常蓄水位76.23 m，总装机容量120 MW。新集电站库区比较大，且居民较为集中的淹没影响区为右岸的永安港、庙滩和左岸的邵楼、小樊洲（见图1）。根据各防护区位置、高程、水利工程基本情况，将防护区分四类进行研究：

①距离坝址较近，可以排水至坝下，大部分耕地位于水库正常蓄水位以下，内部水系相对简单，以邵楼防护区为代表；

②距离坝址较近，可以排水至坝下，大部分耕地位于水库正常蓄水位以下，内部水系复杂，以永安港防护区为代表；

③距离坝址较远，大部分耕地位于水库正常蓄水位以下，内部水系相对复杂，以小樊洲防护区为代表；

④距离坝址较远，大部分耕地位于水库正常蓄水位以上，内部水系相对简单，以庙滩防护区为代表。

新集电站库区防护区种类较多，且具有较好的代表性，可以新集电站库区防护区为典型，进行库区防护区排洪涝工程布局及规模研究。各防护区位置见图1。

2.防护区排洪涝工程布局原则

在满足排洪涝要求的前提下，因地制宜、选择合适的排水方式，合理确定工程规模，尽量减少提排，减少工程运行费用。拟定工程布局原则如下：

①保护区距水库坝址较近,优先选择排至坝下，有效降低防护区地下水水位，尽量减小水库水位对防护区的影响；②优先考虑自排方案，结合高水高排，实现分区排水，尽量减少新建泵站，降低工程运行费用；③因地制宜，根据地形地势特点，合理利用原有水系，调整种植比例，选择合适的排洪涝工程，减少工程投入；④在满足防洪排涝要求的前提下，科学论证工程合理规模。

3.防护区排洪涝工程布局及规模

（1）邵楼防护区

邵楼防护区排水面积10.26 km2，原有洪涝水主要是通过沿江分布的几条排水沟排入汉江，该防护区紧邻新集电站坝址上游，可将原有水系疏通改道，排水至坝下。工程布置为：开挖、疏导部分排水沟，将防护区洪涝水自排入坝下（见图2）。

邵楼防护区地势平坦，区内主要种植水稻，排涝标准采用10年一遇，排水沟设计排涝流量根据下式计算：

式中，q为设计排涝流量，m3/s；K为反映沟网密度、排水沟坡度、降雨历时及流域形状等因素的综合系数；R为设计暴雨的径流水深，由降雨计算，mm；A为设计控制的排涝面积，km2；m为峰量指数,洪峰/洪量；n为排涝面积递减指数。

根据上式计算，出口断面设计流量为 11.1 m3/s。

（2）永安港防护区

永安港防护区保护白龙庙、回龙湾、刘家台和永安港等村镇，该防护区距离坝址较近，内部水系复杂，大部分耕地位于水库正常蓄水位以下。现状自然排水通道由两条支流组成，上游各建有一个中型水库，分别为回龙河水库和狮子岩水库。在距离汉江约400 m处汇合后流入汉江，入汉江口距离新集电站坝址约0.95 km，由于新集水库的建设，阻断了该防护区涝水进入汉江的通道，须采取工程措施解决其排水问题。

根据现状排水系统的特点，初拟两个排洪涝水方案：

方案一：基于现有水系，加高防护区内狮子岩河、回龙河两岸堤防，实现两条河上游来水自排入汉江。

方案二：考虑到该保护区距离新集水库坝址距离较近，在防护区下游新建泄洪洞将洪涝水排入坝下。

比较两方案可知：方案一由于两条河将保护区分成了三块，故另需建3个排涝泵站分别排除涝水。新建堤防较长，加大防洪压力。3个排涝泵站运行管理亦不便。方案二建泄洪洞方案占地少，自流排洪涝，运行管理方便，运行维护费用低，更能有效降低地下水水位。故推荐新建泄洪洞方案（见图 3）。

综合考虑上游水库的削峰作用和下游低洼区河流、水田短时间调蓄作用，泄洪洞规模需进行蓄泄演算确定。防护区排水面积146.4 km2，主要防护对象为村庄及居民点，防内涝标准采用10年一遇。先根据《湖北省暴雨径流查算图表》的瞬时单位线方法推求回龙河、狮子岩水库及水库下游区间设计洪水，将上游两个水库洪水分别经水库调洪演算后，考虑洪水传播时间，与下游区间洪水进行叠加求得防护区总入流过程。

图1 新集电站库区防护区位置示意图

图2 邵楼防护区工程布局示意图

图3 永安港防护区工程布局示意图

图4 小樊洲防护区工程布局示意图

永安港防护区耕地高程一般为71～90 m，房屋高程在73 m以上。泄洪洞规模确定以不淹房屋为原则，进行洪水调蓄演算，确定泄洪洞断面尺寸为 6.5 m×9 m，设计流量 235 m3/s。

（3）小樊洲防护区

小樊洲防护区位于汉江左岸，距离坝址较远，大部分耕地位于水库正常蓄水位以下，内部水系相对复杂。防护区内有重要集镇太平店镇，现有人口10.38万人，耕地2万亩（15亩=1 hm2，下同），防护区石河畈河上游建有石河畈水库，防护区上游小樊河地势较高，可自流入新集水库。初拟两种布局方案：

方案一：加高石河畈河两岸10.7 km堤防，由于石河畈河将保护区分成两部分，需分别新建泵站排除涝水，并完善保护区内排水水系；

方案二：根据高水高排的原则，在石河畈水库下游开挖一条3.6 km的撇洪沟与小樊河连接，将石河畈水库下泄洪水撇入小樊河，由小樊河自排入新集水库，在石河畈河入汉江处新建泵站，排除防护区内涝水。

比较两方案可知：方案二可充分利用自然有利条件，工程布置比较简单，只需开挖3.6 km长的渠道，新建一个排涝泵站；而方案一要沿石河畈水库泄水渠两岸分别修筑堤防进行防护，防洪压力加大，石河畈河左右两岸须分别建泵站提排涝水。方案二工程量和占地都较少，工程及运行管理相对简单，因此推荐方案二，见图4。

将上游水库洪水撇走后，排水面积为50.046 km2。保护区农作物以水稻为主，内有太平店集镇，排涝标准采用20年一遇1日暴雨3日排至作物耐淹深度。按照平均排除法推求泵站设计流量，求得小樊洲排涝泵站设计流量24 m3/s。

新建撇洪渠道，其规模按满足石河畈水库设计标准洪水下泄流量要求考虑。石河畈水库为中型水库，按50年一遇洪水设计，其下泄流量为220 m3/s。

（4）庙滩防护区

庙滩防护区位于汉江右岸襄阳至谷城公路以东区域，排水面积6.99 km2。距离坝址较远，大部分耕地位于水库正常蓄水位以上，内部水系相对简单。工程布局可采取新建自排闸、调整低洼地区种植结构、适当增加调蓄容积等方式进行。保护区房屋高程均在78.5 m以上，大部分耕地高程分布在77～79 m之间，局部耕地位于水库正常蓄水位76.23 m以下，面积约0.19 km2。考虑到该保护区地势相对较高，一般年份防护区涝水可通过涵闸外排。同时汉江洪水历时较短，一般为1～3天，处在农作物可承受的耐淹时间范围内。综合考虑，该防护区新建汪家洲闸和李家洼两座排水闸排除内部涝水，在局部低洼地区调整农作物种植结构，部分耕地改为鱼塘，增加排区调蓄容积。

二、结 论

由于库区防护区排洪涝工程布局与防护区的位置、防护对象高程以及防护区内现有水系、水利工程位置关系密切，进行防护区排洪涝工程设计必须因地制宜，同时考虑运行管理方便等多方面要求，科学确定工程总体布局。

本文以新集电站库区防护区为例，选取了邵楼防护区、永安港防护区、小樊洲防护区和庙滩防护区为代表进行研究。对有条件将洪涝水排至大坝下游的邵楼、永安港防护区的，通过新建撇洪通道将洪水自流排至坝下；对于离水库坝址较远的小樊洲防护区，一方面新建撇洪沟撇走上游水库洪水，另一方面对地势较低的部分地区，新建排涝泵站排除内部涝水；对于离水库坝址较远的庙滩防护区，针对地面高程相对较高的特点，采取新建外排闸，同时对局部低洼地带采取调整种植结构、增加调整蓄容积等措施。新集电站库区防护区排洪涝工程涉及多种类型，本文针对不同防护区提出了相应的工程布局，并对各排洪涝工程规模的确定提出合适的计算方法，可供类似工程参考。■

[1]何本善.三峡库区茅坪溪防护[J].中国水利，1992(3).

[2]曾新民.低水头大流量水利枢纽特性与设计优化[J].中国水利，2010(20).

[3]刘洪潭，等.浅议水库防护工程方案设计[J].人民长江，2013(17).

[4]谢华贤，等.优化水库淹没处理设计促进电站建设[J].人民珠江，1993(3).

责任编辑 轩 玮

Studies on layout and scale of flood drainage projects in reservoir area

Deng Qiuliang,Peng Xiyuan,Chang Jingkun

The alternatives for layout of protective areas are proposed on the basis of location,altitudes of farmland and house as well as water system and project within different protective areas.The proposed option is finalized through comparison.Various methods are adopted for defining the scale of flood drainage system in line with the feature of landscape of each protective area and taking waterworks into consideration.It can be of good reference for the design of similar project.

protective area of reservoir;flood drainage projects;projects layout;flood storage calculation;designed flow

邓秋良，高级工程师。

TV872

B

1000-1123（2014）08-0020-03

2013-12-17