辜 兵 徐迎春
(安徽省水利水电勘测设计院 合肥 230088)
由于黄河长期夺淮,淮河流域由“走千走万、不如淮河两岸”的农耕繁华地区逐渐转变为“大雨大灾、水雨小灾、无雨旱灾”的灾害频发之地,经济、社会、文化等多方面均受到严重影响。为治理淮河水患,清政府在同治五年(1866年)成立了导淮局,民国期间1913年设立了导淮局,1929年改为导淮委员会。1931年,导淮委员会编制了《导淮工程计划》;1933年,中国水利工程学会编印的《水利》杂志,编辑了两期导淮专号。汪胡桢、须恺、许心武等水利专家发表了10多篇文章,从技术、经济等多角度开展了淮河下游洪水出路研究工作,分析计算了淮河洪水频率、洪泽湖对淮河洪水拦蓄作用、淮河下游地区灌溉需水量,提出了高宝湖入江、废黄河入海、盐灌河入海、射阳湖入海等淮河入江入海方略。本文根据导淮工程计划和导淮专号,结合当前治淮规划,就导淮研究中的几个重大技术问题进行了回顾与阐述。
20世纪30年代淮河流域内雨量观测站在长达10年左右的时间只设有两三个站。其余站点在1921年设立,但在1924年中断。雨量观测资料历时极短,又残缺不全。考虑到长江流域下游与淮河流域气象相仿,位置邻近,雨量记载超过40年,故采用长江流域的宜昌、汉口、九江、芜湖、镇江等雨量站替代分析,分析出最大日雨量10年一遇为150mm、25年一遇为200mm、50年一遇为245mm、100年一遇为300mm。
通过1922年、1923年、1924年淮河流域蚌埠以上、洪泽湖以上实测逐月雨量与径流分析,发现最大雨量及最大径流发生时间在7月、8月,分析得出7~9月径流与雨量百分比分别为20%、32.9%、22.1%,此为平常年份洪水降雨径流关系。由于淮河流域缺少大暴雨期间实测降雨与径流资料,而参考永定河1924年(7月11~13日发生大暴雨,7月13日在洋河与桑干河相汇处下游洪峰流量3225m3/s)大洪水径流与雨量百分比为21.2%。须恺认为淮河洪水径流与雨量百分比平常洪水(10年一遇、25年一遇)采用20%,非常洪水(50年一遇、100年一遇)采用25%为安全。
在汇流入洪泽湖时间采用约五日,全流域均匀降雨条件下,计算出入洪泽湖流量10年一遇为10000m3/s、25年一遇 11000m3/s、50年一遇 14400m3/s、100年一遇 15500m3/s。从而得知1916年洪水频率近25年一遇,1921年洪水频率在50年一遇以上或约100年一遇。导淮工程计划中采用的入洪泽湖设计流量为15000m3/s。
通过入洪泽湖最大流量向上推算干流各段流量,每遇支流入口相比少去部分流量,由此估算得淮河干流洪水流量三河尖至垂冈集为6000m3/s、垂冈集至正阳关为8500m3/s、正阳关至凤台为9500m3/s、凤台至怀远(今涡河口附近)为10000m3/s、怀远至五河为12000m3/s、五河至浮山为13000m3/s、浮山以下为13500m3/s。
1950年治淮初期,受水文系列较短影响,确定的淮河干流设计洪水流量偏小,河道设计流量正阳关至涡河口为6500m3/s、涡河口以下为8500m3/s。1954年大水后,原淮委设计院会同豫、皖、苏三省技术人员共同编制了《淮河流域规划》,确定的淮河设计洪水流量正阳关至涡河口为10000m3/s 、涡河口以下为13000m3/s。现今淮河干流设计洪水流量正阳关至涡河口仍为10000m3/s、涡河口以下仍为13000m3/s,与导淮工程计划中提出的洪水泄量差别不大。
淮河干流自洪河口以下河底降度极平,断面又狭小,河道泄量不到最大洪水流量的一半,两岸河堤低矮,1921年洪水破堤四散泛流,洪泛最宽处达15km。导淮工程计划中提出的干流治理原则为:“若欲开浚现今河槽,纳全部洪水于其中,需费之巨,几无可能,惟有两岸建筑长堤一策。顾问工程师方修斯之规划,亦同此旨。但专赖筑堤,尚不能使最大洪水床之均深完满。河道弯曲太甚者,应截湾取直之,横断面太狭者,应开浚拓宽之。两堤之距,毋使骤宽骤狭。两堤之高,务令其工费及留于河床中被灾之地为最省。”
(1)导淮工程计划中提出的筑堤范围及堤距为:“淮河干流应筑堤防,自洪河口至双沟,全长约410公里。两堤距离,自洪河口至三河尖为3公里,自三河尖至正阳关上游8公里之溜子口为2公里,自溜口子至怀远为3公里,自怀远至双沟为4公里。堤高概在4.5至6.5公尺之间,中有特殊地形极短距离中,堤之最高者达7公尺。最高洪水位,概令在堤顶以下1公尺。”
20世纪50年代淮河北岸修建淮北大堤,南岸修建工矿、城市圈堤,实现束水归河,同时利用两岸低洼地设立大量行蓄洪区,提高行蓄洪区内耕地保收概率。现今淮河干流堤距正阳关以上为1.5~3km、正阳关至怀远为0.5~1.5km、怀远至双沟为0.5~1.0km,堤距明显较导淮工程计划中偏窄,这也是淮河干流经常出现中小洪水高水位现象的主要原因,目前正在实施的淮河干流行蓄洪区调整和建设工程目的之一就是扩大干流河道堤距。
(2)导淮工程计划中提出的浮山入洪泽湖段河道治理方案为:“浮山以下,拟开辟新槽,径直穿过双沟东南之高岗地至溧河洼入洪泽湖(为今冯铁营分洪道)。斯处凿直完成以后,淮流可缩短60公里,对于排洪航运,皆有莫大利益。新槽全长,自浮山至溧河洼约为18公里,其中15公里为滩地,3公里为高岗。”
此治理方案为现今的冯铁营分洪道,是加快中游洪水排泄的重要工程,已列入了淮河干流浮山以下段行洪区调整和建设工程(属于国务院确定的172项重大水利项目之一)中,现正在开展可研阶段前期工作。
(3)导淮工程计划中提出的洪泛区利用方案为:“两堤间所夹之面积,用作最大洪水河床者,估计有二百万亩。此项田地,仍可任人耕种,其受水灾,不较频于旧时,仅水较深耳,然导治以后,洪水之排泄较速,其被淹之时期,可以较短,利害参半,或免捐税,或稍给一次之贴费。因无需巨款,收买也。”
淮河两岸滩地一直维持农业耕种,1929~1930年提出的利用滩地方式对现在淮河治理仍有一定的启发,通过采用滩地的合理利用等非工程措施,既能减少投资,又能促进人水和谐共存。
洪泽湖首先拦洪调蓄来减少下泄流量以省尾闾工程,其次兼顾蓄水以发展灌溉通航。汪胡桢认为在已知淮河最大洪峰为15000m3/s(1921年洪峰)时,单独入江或入海而不利用洪泽湖调洪,不合理也不经济。防御1921年洪水,需要入江、入海、洪泽湖同时利用,一是在保证镇江水位不超过1921年最高水位前提下,应充分利用扬子江下泄淮河洪水,湖水位达13.5m后,建设活动坝控制最大泄洪流量不超过9000m3/s;二是新开辟一条入海通道,湖水位达13.5m后,最大泄洪流量不超过1000m3/s;三是利用洪泽湖作为水库拦蓄,汛前湖水位预先降至12.5m,相应面积2110km2,水位13.0m时相应面积为2290km2,水位13.5m时相应面积为2390km2,水位达14m后面积均为2500km2。若仅通过入江排泄淮河洪水,需洪泽湖最大拦洪水量为86.8亿m3,湖内最高水位将达16.09m;若入江入海同时排泄淮河洪水,需洪泽湖最大拦洪水量为67.3亿m3,最高水位将达15.30m,同时洪水历时也相应缩短。
现今洪泽湖是淮河中下游接合部的巨型综合利用平原湖泊型水库,也是工农业生产的重要水源地和南水北调东线的调蓄水库,具有防洪、蓄水、供水、航运、水产养殖等多种功能。由成子湖、安河洼、溧河洼、淮河湖湾(含陡湖、七里湖、女山湖)等组成。湖底高程为10~11m,平均10.5m,最低处7.5m左右。汛前水位为12.5m,常年蓄水位为13.0m,南水北调计划抬高蓄水位为13.5m,设计水位为16.0m,校核水位为17.0m,相应面积分别为2069km2、2152km2、2232km2、3908km2(含圩区 1515km2)、4298km2(含圩区1884km2),相应蓄水容积分别为32.4亿m3、41.9亿m3、52.9亿m3、143亿m3、169亿m3。洪泽湖在同样水位下湖面面积(不含圩区)较1930年时减少不多,现仍以拦洪调蓄为首要作用,同时兼顾灌溉航运等功能。
重新打通淮河入海通道是解决淮河洪水出路的根本,利用淤废的黄河故道或重新开挖新河均因工程浩大、费用过高,历来研究多而未能得到实施。(1)利用废黄河入海线路,汪胡桢研究认为按下泄洪水流量10000m3/s考虑,直接开挖土方量巨大而不现实,若能利用每年7月~9月洪水期天然水力冲刷河槽,只需先期开挖约1/10土方,则在7年冲刷后可达设计要求。同时申明该方法必须在有精确试验证明可行的前提下,才有考虑的价值。(2)汪胡桢提出的导淮经盐灌河入海线路,由洪泽湖经张福河至码头,经运河顺清河至杨庄,开挖2km新河接盐河,沿盐河而下至武障后,入灌河达海口,全长约190km。(3)汪胡桢提出的导淮经射阳湖入海线路,利用里运河以东低洼地势,自洪泽湖旁二堡向东入里运河,至宝应县城以北后穿射阳湖后达北洋,接新洋港抵海口,全长189km。此三条入海通道中,以经盐灌河入海线路为最省,因财力、物力等因素均未能实施。
现今入海水道是淮河下游新修建的一条入海通道,2003年完工通水,2006年竣工验收,设计泄洪流量为2270m3/s。紧临苏北灌溉总渠以北,西起洪泽湖二河闸,东至滨海县扁担港注入黄海,全长约164km。2003年、2007年淮河发生约15年一遇~20年一遇洪水,先后利用建成的入海水道泄洪,分别下泄了44亿m3、34亿m3洪水,分别降低了洪泽湖最高水位0.26m、0.37m,加快了洪水下泄速度,缩短了排涝时间,有效减轻了洪泽湖周边和淮河中游防汛压力。2009年3月国务院批复的淮河流域防洪规划中,明确提出洪泽湖防洪标准由100年一遇提高到300年一遇,主要实施淮河入海水道二期工程,目前正在开展前期工作,计划在已建入海水道基础上,实施全线扩挖入海水道滩槽、加高加固两岸堤防、扩建沿线泄洪枢纽,将入海水道泄洪能力提高到7000m3/s。
新中国成立以来,淮河治理迈入了新的历史阶段,防洪减灾体系不断完善。淮河下游洪水出路正在不断打通,新辟了入海水道。目前淮河干流正在实施行蓄洪区调整和建设工程,将扩大中游干流河道堤距,计划进一步扩大入海水道排洪能力,正在实现导淮时期水利工作者敢想而未能实现的夙愿。但当前仍需深入研究包括河湖分离的可能方案,厘清淮河干流与洪泽湖关系,探寻淮河中游洪水出路方略,建设畅通、生态、美丽的淮河