蒙城县芡河下游综合治理方案研究

◎ 胡继刚 河海大学设计研究院有限公司

张炜 河海大学设计研究院有限公司

俞鑫 南京市水利规划设计院股份有限公司

1.工程概况

芡河位于安徽省北部，地处淮河、涡河、茨淮新河排洪河道之间，上起阜蒙公路的汪大桥，流经利辛、蒙城县，于枣木桥流入蚌埠市怀远县境，在上桥闸下注入茨淮新河。蒙城县芡河下游综合整治工程位于蒙城县，西起陈桥闸下，东至蒙怀上界，河道长22.78k m，县境内流域面积约508km2。两岸大部分无堤，沟口较多，右岸较陡，左岸较平缓。自陈桥闸下至顺河集，河槽狭窄，河道口宽60～80m，深4m，平均比降1/90 0 0；顺河集至蒙怀上界，河道口宽70～100m，深2～4m，平均比降1/12000，两岸间有低洼坡地，宽约2.0km。

2.存在问题及分析

2.1 河道排水能力弱，洪涝积滞成灾

芡河下游河道平缓，河槽狭窄，由于多年未治理，河道淤积严重，排水能力较低，排涝标准只有3 年一遇。同时，芡河出口位于茨淮新河与淮河汇流处，芡河的水情不仅与本流域降雨有关，还常受淮河高水位顶托，形成“关门淹”。特别是大水年份，汛期芡河内水与淮河洪水遭遇，受淮河高水位顶托持续时间长，芡河内水自排机会少、时间短，芡河排涝闸关闭后，芡河内水只能通过上桥站外排，但由于汇水面积大，抽排能力不足致水位快速上涨，形成芡河水位高、受灾面积大的局面。

2.2 防洪体系不完善，工程建设标准低

上游河段（胜利沟口～陈桥闸段）及立仓三圩已完成堤防治理，防洪标准20年一遇。但陈桥闸～蒙怀县界段两岸未筑堤设防，现状河堤为挖河弃土自然成堤，堤身低矮、单薄，局部遭到违章种植、取土破坏，缺口较多。沿线沟口涵闸由于历史原因，设计标准较低，经二、三十年运行，大部分涵闸有严重老化损伤和运行破坏，例如陈桥闸、立仓橡胶坝已被鉴定未三类闸坝，存在安全隐患。

2.3 降雨分配不均，水资源利用程度低

芡河属于雨源型河流，虽来水面积大，水量丰富，但由于当地缺乏有利的蓄水空间，可利用水量不多。蒙城境内无水库、湖泊等大规模蓄水空间，河道库容不大，蓄水能力差，大量的过境水资源未能有效利用，地表水的可利用量远小于径流总量。加之流域降雨分配不均匀，降雨量年际和年内变化悬殊，往往发生丰水时大量洪水排泄废弃，干旱时又因蓄水有限，供水困难，严重制约地区社会经济发展。

3.综合治理方案

3.1 河道疏浚

按照5 年一遇标准对陈桥闸下～蒙怀上界段河道进行清淤疏浚。疏浚河线以老河槽中心线作为设计河道中心线，局部弯道考虑抹角或切滩，以使水流平顺，河线顺直。通过清淤疏浚可以有效的加快洪涝水下泄，发挥河道抢排能力，减轻沿河地区涝灾。疏浚长度22.78km，疏浚土方工程量111.87万m3，疏浚开挖占地6.26万m2。

3.2 堤防整治

陈桥闸以下至蒙怀边界沿河两岸20.0米等高线按20年一遇洪水位为标准筑堤，并在沟口建防洪闸及排涝泵站。筑堤总长29.58km，堤顶宽4.0m，堤顶高程为23.8～24.9m，边坡1：3。

3.3 立仓橡胶坝下移

下移立仓橡胶坝至蒙怀上界，并新建立仓闸坝，利用两岸开阔河滩形成河道型水库，闸坝以上正常蓄水位定为21.0m，可新增水面14.74km2，增加芡河蓄水容积约730万m3。通过水库运行可以有效地调蓄洪水，消减洪峰，减轻下游地区防洪压力。同时，可以发挥水库城市供水、水产养殖及旅游等综合效益。

图1 河网概化模型图

表1 河道整治前后主要里程节点水力计算成果表

图2 整治前后里程点-最高水位关系图

3.4 湿地蓄滞洪区

蓄滞洪区是防洪体系的重要组成部分，其建设实施对提高芡河下游防洪除涝能力效果显著。立仓三圩总面积10.62km2，历史上就是芡河湿地，可滞蓄汛期洪水，且紧邻芡河，分洪道距离短，分洪速度快，具有独特的滞蓄优势。规划立仓三圩为蓄滞洪区，结合建设生态湿地，不仅能够滞蓄洪水、补充地下水，也能调节区域小气候、改善生态环境，防洪除涝、生态、经济和社会效益显著。

4.方案模拟分析

本文采用DHI的MIKE11河网水力分析模型，选取2003年型洪水（等同20年一遇洪水），构建片区水动力学数学模型，对拟实施方案进行模拟分析。

4.1 模型概化

根据蒙城县水系现状及规划方案的工程布局，确定模型概化范围为陈桥闸～蒙怀下界，概化河道长30.33km，共布置计算断面281个，5个控制性建筑物，2个附加蓄水区，2个边界，14个支河汇入点。河网概化模型见图1。

4.2 边界条件

本次模型边界采用流量-水位边界条件，模型上边界定在陈桥闸，上游汇水面积329km2，根据2003年型洪水降雨过程推求的流量过程线施加，洪峰流量为344.2m3/s；模型下边界定在蒙怀下界，根据下游上桥节制闸汛限水位确定下边界初设水位为17.7m。

考虑上桥抽水站调度运行，设置下边界达到起排水位18.5m后，抽水流量120.0m3/s；同时，14处沟口作为区间汇流，以点源形式汇入河道；立仓三圩滞洪区、下游芡河洼地以附加蓄水区形式概化。

4.3 参数率定

根据按照2003年6月20日至7月22日降雨过程计算的单元洪水过程、边界条件，利用2003年洪水期间陈桥节制闸和立仓橡胶坝实测的水位率定模型，河道糙率为0.028～0.048。对清淤疏浚的河道，粗糙系数取0.025。

4.4 成果分析

采用上述构建的MIKE11水动力模型对规划方案实施前后进行模拟计算。

由表1可知，通过清淤疏浚，河道过水断面及比降增大，河道断面的最大流量、最大流速均有一定程度的提高，自陈桥闸至顺河桥段河道最高水位下降28.9cm～2.9cm，河道行洪能力得到显著提高。顺河桥以下，受茨淮新河水位顶托，洪水积蓄难以下泄，因此水位变化不大。启动立仓三圩滞洪区后，上游河道行洪速度进一步加快，通过三圩分洪，滞洪区下游最大流量显著减小，河道最高水位降低8.6cm，取得了较好的滞蓄效果。

由图2 可知，河道未整治前，原状水面多处高于现状堤顶，左岸K7+290～K7+740、K8+650～K8+800、K12+370～K12+900、K16+720～17+450，右岸K12+120～K13+380、K19+480～K20+950、K22+780～K23+100段出现不同程度的漫槽。堤防整治后，两岸堤防达到20年一遇洪水位，洪水归槽。

5.结语

本文以蒙城县芡河下游综合治理工程为例，针对河道防洪、排涝、水资源利用等方面存在的问题，坚持“蓄泄兼筹”的治理方针，提出了河道疏浚、堤防整治、立仓橡胶坝下移、建设立仓三圩蓄滞洪区的综合整治方案，并通过MIKE11模型对规划方案进行验证。结果表明，方案实施后，区域防洪排涝、调蓄洪水能力得到了显著加强，水资源得到有效利用，可为其他中小河流整治提供参考。