淮河与洪泽湖河湖分离降低洪泽湖水位效果分析

何孝光

(江苏省水利勘测设计研究院有限公司，江苏扬州225009)

0 引 言

淮河原是直接入海的河流。黄河夺淮导致大量泥沙淤积，淮河水系遭到破坏，下游排洪受阻，致使淮水不断壅高，于明万历年间形成洪泽湖。黄河夺淮恶化了淮河中下游甚至是整个淮河流域的防洪排涝条件，改变了淮河下游洪水出路，也使得治理淮河成为治河史上的难题[1]。1949年后，淮河治理取得重大成就[2]；但大量行蓄洪区的频繁启用，中游淮北洼地受淮河干流高水位顶托，排涝困难等问题依然严重[3]。因而，淮河与洪泽湖的关系一直备受关注，为减轻洪泽湖对上中游洪水下泄造成的影响，洪泽湖与淮河分离[4- 6]作为可能方案历史上被多次提出，如何处理河湖关系事关治淮全局，也成为人们不断争论的焦点。

历史上关于“河湖分离”的研究方案很多，主要有“湖北新河方案”“全走入江方案”“全部入海方案”“盱眙新河方案”和“入江入海方案”等[7- 8]。综合各方研究成果看，比较可行的有“盱眙新河方案”和“入江入海方案”。本文仅针对盱眙新河和入江入海两方案开展对降低洪泽湖洪水位的效果分析。

图1 盱眙新河方案和入江入海方案布置示意

1 两个河湖分离方案

1.1 盱眙新河方案

盱眙新河是指在淮河干流盱眙县城下游四山湖入口处开一条人工新河，该河在三河闸下1 km处与原入江水道联通(见图1)。在新河入口处和淮河干流入湖口处各建一处节制枢纽，控制、调节洪水和径流，实现河湖分离。盱眙新河设计流量为10 400 m3/s，相当于采用淮河干流盱眙断面20年一遇的洪水流量；相应水位为15.34 m；分洪目标为降低淮河干流盱眙断面20年一遇洪水水位1 m。按此目标，盱眙新河进口水位拟定为14.34 m；出口与入江水道衔接，出口水位与三河闸闸下水位一致。设计流量时，入江水道过流能力受三河闸闸下水位和下游高邮湖水位影响，为保证盱眙新河达到设计流量，高邮湖相应水位应为9.1 m，三河闸闸下水位应为13.7 m。考虑盱眙新河过闸落差0.1 m，则盱眙新河出口水位为13.8 m；进口处河底高程与淮河干流河底高程相当，为4.81 m；出口处河底高程与入江水道河底高程相当，为3.31 m；河底比降约为0.066‰。根据水位流量关系，确定盱眙新河开挖底宽为710 m，堤距1 000 m，滩地约为50～100 m，河道横断面采用梯形断面，边坡采用1∶3(见图2)。

图2 盱眙新河方案河道断面示意(单位：m)

1.2 入江入海方案

入江入海方案是指在洪泽湖湖区内筑堤开河，使淮河形成一头两尾的河流(参见图1)。在淮河干流入湖口(老子山附近)至三河闸闸上，在湖内开河筑堤，称入江道；在淮河干流入湖口(老子山附近)至二河闸闸上，在湖内开河筑堤，称入海道，两条水道建闸与湖区联通。由于开辟入江入海道后，可提前泄放大流量，从而增加泄洪能力。现状入湖段河道宽约4.5 km，由多股分汊河道行洪，为了和下游河道衔接，需要对主汊河道进一步疏浚河底，淮河干流盱眙～老子山段河道疏浚约27.4 km，开挖河底高程为8～6 m，开挖底宽为300～500 m，并在北边距主汊河道3 km以外筑堤。湖区入海道老子山至二河闸新河长约28 km，河道过流能力与入海水道二期规模相当，为7 000 m3/s，地面高程为11.3～10.2 m，此段按堤距1.5 km控制，开挖河底高程为6～4.5 m，与入海水道河底衔接，开挖底宽为500 m，边坡1∶3，河底比降0.054‰(见图3)；湖区入江道老子山至三河闸新河长约18 km，河道过流规模与入江水道规模相当，为12 000 m3/s，按堤距2 km控制，开挖河底高程为6～4 m，与入江水道河底衔接，开挖底宽为500 m，边坡1∶3，河底比降0.11‰(见图3)。

图3 入江入海方案河道断面示意(单位：m)

2 河湖分离方案降低洪泽湖水位分析

2.1 计算原理与条件

河湖分离工程的实施，改变了洪泽湖出湖泄流能力，对洪泽湖水位产生直接影响。本文将洪泽湖作为水库进行调洪演算，从而确定不同河湖分离方案的降水位效果。洪泽湖调洪方式采用分级泄流，洪泽湖下泄流量根据水位条件泄放，并采用动库容调洪演算。调洪计算的基本原理如下

(1)

式中，Q1为时段末的入湖流量，m3/s；Q2为时段末的入湖流量，m3/s；ql为时段初的出湖流量(m3/s)；q2为时段末的出湖流量(m3/s)；V1为时段初洪泽湖蓄水量(m3)；V2为时段末洪泽湖蓄水量(m3)；Δt为时段长。洪泽湖调节计算取1 d。Ql、Q2可由设计洪水过程线上查得，为已知值；q2和V2是未知数，对于闸门全开的自由泄流工况，一个方程包括2个未知数不能求解，必须建立水库下泄流量q与蓄水量V的关系

q=f(V)

(2)

自由泄流时，通过联解由式(1)、(2)方程组，得到调洪演算结果。

河湖分离以后，淮河干流大部分洪水将不再进入洪泽湖调蓄，而直接由新开河道向下游河道排泄，根据盱眙新河方案和入江入海方案拟定的河道规模，盱眙新河最大设计流量为10 400 m3/s，入江入海方案最大河道行洪19 000 m3/s。盱眙新河方案20年一遇以下淮河干流洪水不入湖，入江入海方案100年一遇淮河干流洪水不入湖。实施河湖分离方案之后，实际进入洪泽湖调蓄的洪水仅为淮河干流超标准洪水和淮北各直接入湖支流洪水。河湖分离淮河干流来水优先入江、入海，多余洪水仍入湖调蓄，在洪泽湖一定水位下，入江、入海如仍有下泄能力，再泄洪泽湖洪水(见图4)。

图4 河湖分离洪泽湖调节计算结构概化示意

2.2 计算结果

根据两种河湖分离方案，分别对1954年典型洪水和100年一遇、300年一遇设计洪水进行了调洪演算(见表1)。

由表1可见：①实施河湖分离方案后，淮河干流来水的绝大部分通过分离水道下泄，入湖水量大幅度减少，同样大小洪水，入江入海方案减少入湖水量的效果优于盱眙新河方案。②入江入海方案减小入湖水量的效果对不同大小的洪水变化不显著，1954年典型与300年一遇洪水相比，入湖水量增加62亿m3；盱眙新河方案减小入湖水量的效果受洪水大小的影响显著，1954年典型与300年一遇洪水相比，入湖水量增加201亿m3。河湖分离不同方案降低洪泽湖水位分析成果见表2。不同级别洪水不同工况洪泽湖调洪水位过程线见图5～8。由于入江入海方案必须建立在入海水道二期工程基础上，所以工况分析均包含入海水道二期工程。

由表2及图5～8可见：

(1)1991年洪水，约相当于18年一遇，淮河干流洪水不入湖，盱眙新河方案可有效降低洪泽湖最高洪水位20.00 cm，入江入海方案可有效降低洪泽湖最高洪水位66.00 cm，最高洪水位仅13.00 m。

表1 不同河湖分离洪泽湖出入湖水量计算成果

表2 河湖分离不同方案降低洪泽湖水位分析成果

图5 1991年型洪水洪泽湖洪水位过程

图6 1954年型洪水洪泽湖洪水为过程

图7 100年一遇洪水洪泽湖洪水位过程

图8 300年一遇洪水洪泽湖洪水位过程

(2)154年型洪水，约相当于50年一遇，盱眙新河方案可有效降低洪泽湖最高洪水位51.00 cm，最高洪水位为13.89 m，入江入海方案可有效降低洪泽湖最高洪水位17.00 cm，最高洪水位为14.23 m。

(3)100年一遇洪水，由于受洪泽湖周边滞洪区滞洪影响，两方案降低洪泽湖水位有限，盱眙新河方案可降低洪泽湖最高洪水位7.00 cm，最高洪水位为14.52 m，入江入海方案可降低洪泽湖最高洪水位7.00 cm，最高洪水位为14.52 m。

(4)300年一遇洪水，盱眙新河方案可降低洪泽湖最高洪水位12.00 cm，最高洪水位为15.64 m，入江入海方案可有效降低洪泽湖最高洪水位85 cm，最高洪水位为14.91 m。

(5)无论是盱眙新河方案还是入江入海方案，均对中小洪水效果显著，对大洪水，尤其是洪泽湖规划设计洪水300年一遇洪水情况，盱眙新河方案效果较小，而入江入海方案效果显著，可使得洪泽湖最高洪水位降低至14.91 m。

3 结 语

河湖分离盱眙新河方案和入江入海方案是诸多河湖分离方案中相对比较可行的方案，都能较显著地降低洪泽湖的洪水位，对洪泽湖区间及以上地区防洪排涝是有利的。盱眙新河方案对中小洪水效果明显，对大洪水效果较小。由于加大了入江水道的泄洪量，盱眙新河方案增加了入江水道防洪压力。入江入海方案对大洪水效果明显，利用入海水道分流，入海水道泄洪量增加，使用几率增加，增加入海水道防洪压力，对渠北地区排涝不利；而入江水道泄洪量减少，防洪压力减少。入江入海方案降低规划300年一遇洪水达85.00 cm，不仅可大大减少洪泽湖大堤下游防洪保护区防洪压力；同时对上中游淮北洼地排涝等非常有效，还可大范围解放洪泽湖周边滞洪区，效益非常明显。