李效禄,王志文,郑云云
(1.陕西水环境工程勘测设计研究院,陕西 西安 710018;2.汉中市略阳县水利局,陕西 略阳 724300)
略阳县,隶属于陕西省汉中市,位于陕西省西南部,地处陕甘川三省交界地带。略阳县城区由嘉陵江及其支流八渡河、东渡河环绕,县城地形西北高、东南低。据《略阳县志》记载,从1448 年~1949 年的500 年间,共发生特大洪水24 次,平均20年发生一次特大洪灾,特别是1827 年,一场罕见的特大洪水洗劫县城,将城市设施毁于一旦。据统计,略阳县城区因洪水冲塌而大规模重建或补建约有8 次,解放后至2020 年间有20 余次大水入城,略阳县城至今仍为全国及陕西省防洪重点城市,特别是2018 年至2020 年,县城三年两次进水,给略阳造成较为严重的损失。
建国后,略阳县委县政府高度重视略阳县城防洪问题,经过多年的治理,略阳县城区段防洪工程基本建成,已成防洪工程总长5.18 km,其中嘉陵江右岸防洪工程达到20 a 一遇,嘉陵江左岸、八渡河、东渡河防洪标准不足10 a 一遇。
略阳县城区总人口约7 万人,属于一般县城。根据《防洪标准》,城区防洪标准应为20 a~50 a一遇洪水。结合《陕西省防洪规划》等前期相关规划和防洪工程批复,略阳县城区段防洪标准应确定为20 a 一遇,相应设防流量为6820 m3/s,规划嘉陵江最小堤距为120 m。
表1 略阳县城城区段防洪标准及流量数值表
(1)防洪体系不完善
上游缺乏控制性调蓄工程,嘉陵江上游因宝成铁路沿江而上,干流难以修建控制性调蓄水库,支流西汉水双庙崖水库因预计淹没面积大、搬迁多、投资巨大,至今未开展工作。已建成的略阳县葫芦头水库,位于西汉水干流,距嘉陵江汇入口16 km,总库容1897 万m3,由于多年淤积,现状库容约550 万m3,对西汉水洪峰调节能力有限。
(2)防洪工程标准偏低
略阳县城防洪工程建设历史久远,河堤标准低,县城地势低洼,道路及房屋建基面较低,整体防洪标准不足10 a 一遇,八渡河和东渡河支流受干流洪水倒灌影响,易发生严重的洪涝灾害。
(3)城区下游河道排洪不畅
县城下游嘉陵江存在约4 km 长的狭窄河段,行洪断面宽度约为70 m~90 m,与嘉陵江平均120 m 宽的行洪宽度相差较大,导致下游泄洪不畅,洪水流速减缓,洪水位抬高,而使县城被淹。
(4)城区上游洪水峰高量大
嘉陵江上游流域面积高达1.92 万km2,根据历年洪水资料分析,洪水特点为洪峰高、洪量大,历时短,洪峰水位持续时间长,因地形条件限制,无分流、滞洪工程,略阳县城上游流域所有暴雨形成的洪水都要经过略阳县城,极易形成洪灾,防洪压力大。
(5)防洪非工程措施不健全
截至目前,全县境内只有嘉陵江略阳水文站能提供嘉陵江干流水情,其他支流均无雨水情监测系统,防洪非工程措施建设严重滞后,境内干支流缺乏监测和预警速报系统,无法有效利用现代信息化平台服务防汛决策。
防洪体系总体布局包括防洪工程布局和防洪非工程措施布局。
按照新时期防洪体系建设要求,需要加快补齐补强防洪工程设施短板,做好防洪减灾体系顶层设计,切实提升洪涝灾害防御能力。根据多年来略阳县城区段实际发生的洪涝灾害及每次防汛工作暴露出的防洪薄弱环节,统筹洪水蓄泄关系和出路安排,研究新形势下防洪方略,优化调整防洪思路,提出应对略阳县城区严峻防洪形势的基本策略为“上拦下排、中分中扩”。
“上拦”工程:通过在上游建设有调洪功能的重大控制性枢纽,兼顾防洪、发电和水资源利用,最大限度的削减上游洪峰流量。
“中分”工程:通过人工排洪通道建设,分流河道洪水,减小城区段洪峰流量,减轻县城防洪压力。拟在县城上游修建分流隧洞,将部分洪水分流至县城下游。
“中扩”工程:通过对嘉陵江略阳县城下游出口卡口段拓宽,扩大河道行洪断面,增强城区段河道排洪能力,降低瓶颈、卡口壅水造成的洪水淹没风险。
“下排”工程:通过下游荷叶坝以下河段的疏浚,增强河道排洪能力,保障下游河道排洪通畅。
按照防洪减灾总体目标和洪水风险管理需要,完善嘉陵江干支流各重要断面及汇流口水雨情监测系统、防汛调度指挥系统、洪水调度管理系统,落实“测报防”责任和措施。
(1)双庙崖水库。规划坝址位于西汉水出口上游约5 km处,坝型为重力坝,坝高120 m,坝长150 m,库容约3.5 亿m3,为Ⅱ等大(2)型工程。
(2)猫儿沟水库。规划坝址位于西汉水出口上游约1.5 km处,坝型为重力坝,主要任务以防洪为主,兼顾发电效益。坝高30 m,坝长175 m,水库总库容4500 万m3,为Ⅲ等中型工程,设计年限50 a,设计水库防洪水位683.5 m、正常蓄水位680 m 和死水位662 m,相应防洪库容1900 万m3、调节库容2400 万m3和死库容570 万m3。水库电站装机容量11.5 MW。
对比两个新建水库,双庙崖水库库容大、消减洪水能力强,但库区内有西淮坝集镇及梁家河村等村庄、葫芦头电站等设施,涉及人口约7000 人,水田约2000 亩,旱地约15000 亩,林地约20000 亩,占压量大、投资巨大,实施难度很大。猫儿沟水库为中型水库,规模较小,回水至葫芦头电站下游,移民占压面积小,投资少、实施难度相对较小,推荐近期优先开展猫儿沟水库论证、建设,尽快发挥防洪效益。远期研究嘉陵江上游干流修建水库的可行性。
(3)葫芦头水库清淤扩容。通过2020 年8.16 洪水调度,证明葫芦头水库在调蓄削峰方面作用明显,但葫芦头水库目前淤积严重,有效库容从1250 万m3缩减至550 万m3,应充分挖掘现有葫芦头水库调洪潜能,进行清淤扩容,增大调蓄削峰能力。
经水文调节计算,拟建猫儿沟水库与清淤后的葫芦头水库联合调度运行可以削减西汉水10 a 一遇洪峰流量至少1000 m3/s,削减20 a 一遇洪峰流量至少1800 m3/s,削减30 a 一遇洪峰流量至少2200 m3/s,有效减轻下游略阳县城防洪压力。
结合地形地貌特点及分流条件,初步研究确定三个分流隧洞方案。
方案一:进口位于横现河镇金家河汇入嘉陵江河口处,进口高程635 m,出口位于荷叶坝,出口高程623 m,高差12 m,隧洞长8000 m,比降1.5‰,双隧洞布置,洞宽约13 m,高10 m,分洪能力为1180 m3/s。
方案二:分洪道进口设置于横现河大桥下游380 m 处嘉陵江右岸,控制流域面积19206 km2。进口高程632.5 m,出口位于荷叶坝,出口高程623.5 m,高差9 m,隧洞长7600 m,比降1.18‰,规划双隧洞,单洞宽约13 m,高10 m,最大分洪能力1040 m3/s。
方案三:进口位于电务家属院上游,控制流域面积19206 km2,进口高程629.5 m,出口位于荷叶坝,出口高程623.5 m,高差6 m,隧洞长6000 m,比降1.0‰,双隧洞布置,单洞宽约13 m,高10 m,最大分洪能力760 m3/s。
分洪道出口位置尽可能选取在略阳县城区段下游出峡谷段河道布置,同时考虑出口水流避免与主流形成顶冲,尽量与主流形成较小夹角,根据出流条件,三个方案出口均确定在荷叶坝嘉陵江大桥上游160 m 处。
对以上三个进口位置进行比较,方案一保护面积大、分流能力强;方案二具有隧洞较短,进口段交叉建筑物少、施工协调量小的优点;方案三推荐具有隧洞较短,进口段交叉建筑物少、施工协调量小、分洪量较大的方案二。
嘉陵江略阳县城区下游三河坝至灵岩寺段,总长约4 km,河道平均行洪宽度大部分为70 m~90 m,其上下游河道行洪宽度均在120 m 以上,为明显的卡口壅水河段。为降低行洪水位,考虑到本河段右岸有宝成铁路,设计将卡口段河道左岸公路局部改建为桥梁或隧道,开挖原路基扩宽河道至不小于90 m,拓宽后嘉陵江河床最窄处将由现状的70 m 增加到90 m,最宽处将增加到110 m,行洪断面将增大20%以上,可增加泄洪流量500 m3/s~650 m3/s 左右,降低县城段水位在1.0 m 以上,将有效减轻城区壅水顶托风险。
对下游荷叶坝以下河段进行疏浚,增强河道排洪能力,按照河道现状比降,纵向疏浚开挖深度1.5 m~2 m,横向疏浚宽度80 m~100 m,疏浚后为保护两侧铁路和公路路基安全,进行局部段落岸坡基础防冲加固。
(1)城区段堤防加高加固工程:采用多种形式的加高方式,对城区段欠高防洪工程进行加高,需加高加固堤防工程约7.7 km。为避免对县城河道视觉景观影响,采用可升降钢坝、景观钢化玻璃、可拆卸钢挡墙等形式对现状河堤顶进行加高。
(2)河道拦水坝改建:八渡河出口汇流处挡水坝为固定混凝土溢流坝,有一定的阻水和淤积河道作用,可改建为不阻水的液压钢坝或气动钢坝。
建立健全洪水监测预警速报系统,在嘉陵江干流上游和各支流适当位置增加水雨情自动监测设施,实现暴雨、洪水流量、洪水位的远程实时监测,增加洪水预报精准度和预见期。建立干支流和上下游各测站洪水调度管理体系,对水库调洪、分洪道工程等进行合理联合调度管控。制定超标准洪水综合防御措施,提出防御方案、对策和措施。通过非工程措施综合运用,以减少略阳县城区洪水灾害损失。
本文针对略阳县城区的防洪现状,通过“上拦、中分、中扩、下排”等防洪工程和非工程措施的建设,至少削减通过县城段洪峰流量约2320 m3/s,可将县城段防洪标准提高至约20 a 一遇洪水。大大增强河道的排洪能力,对保护略阳县城区居民生命财产安全提供保障。