变化环境下西北江防洪工程体系面临形势与优化思考

2022-02-28 11:13易灵王玉虎林若兰王保华李媛媛
中国水利 2022年22期
关键词:滞洪区北江西江

易灵,王玉虎,林若兰,王保华,李媛媛

(1.中水珠江规划勘测设计有限公司,510611,广州;2.珠江流域防汛抗旱总指挥部调度研究中心,510611,广州)

珠江是我国七大江河之一,由西江、北江、东江及珠江三角洲诸河组成。珠江流域遵循“堤库结合,以泄为主,泄蓄兼施”防洪方针,按照“上蓄、中防、下泄”总体布局,推进以堤防为基础、干支流控制性枢纽为骨干、工程和非工程措施相结合的防洪体系建设,流域初步形成以堤防工程为基础、水库调控相结合的防洪工程体系。目前流域规划有8大防洪(潮)工程体系,包括6个堤库结合和2个堤防为主的防洪(潮)工程体系,保护流域内九大防洪(潮)保护区。

目前洪涝灾害是珠江流域内发生频率最高、危害最大的自然灾害,尤以西北江中下游和珠江三角洲地区为甚。该地区由于位于流域中下游,具有地势低、河道缓、过境洪量大的特点,同时又是我国经济最发达和城市化水平最高的地区之一,在流域及全国的经济地位举足轻重,防洪任务十分艰巨。

通过近十几年的建设,珠江流域防洪工程体系不断完善,防洪能力得到显著提高,但仍存在短板和薄弱环节。目前流域西、北江中下游防洪体系尚不完善,龙滩(二期)控制性工程尚未实施,大藤峡水利枢纽工程正在建设,主要河道行洪能力亟待提高,蓄滞洪区建设滞后,同时还面临洪水归槽、河床大规模不均匀下切、深槽迫岸等防洪风险,防洪非工程措施还不完善,信息化水平不高。迫切需要开展西、北江中下游防洪工程体系布局优化研究,按照构建新发展格局、推动高质量发展的要求,补齐防洪减灾体系短板,优化完善防洪格局,强化防洪智能化建设。

一、西、北江中下游防洪工程体系概况

西、北江中下游防洪工程体系由西江龙滩水电站和大藤峡水利枢纽,北江飞来峡水利枢纽,潖江蓄滞洪区,芦苞涌、西南涌分洪水道以及西、北江中下游和三角洲的堤防工程组成,重点保护对象主要包括梧州、广州、佛山、肇庆、清远、江门、珠海、中山等大中城市,其他保护对象包括广西桂平、平南、藤县和苍梧,广东封开、郁南、德庆、高要和清新等一批县级城市。

规划北江大堤堤防标准为100年一遇,北江下游其他主要堤防为20年一遇~50年一遇,与飞来峡水利枢纽及潖江蓄滞洪区、芦苞涌和西南涌分洪水道联合运用,使北江大堤防洪保护对象(包括广州市)达到防御北江300年一遇洪水标准,北江下游其他重点防洪保护对象达到100年一遇防洪标准。规划浔江、西江沿岸一般堤防标准为10年一遇,县级城市堤防标准为20年一遇~30年一遇,地级城市堤防标准为50年一遇。西北江三角洲一般堤防标准为20年一遇~30年一遇,重点堤防标准为50年一遇。规划龙滩水库设置50亿m3(远期70亿m3)防洪库容,大藤峡水库设置15亿m3防洪库容,堤库联合运用,将浔江和西江两岸一般保护对象的防洪标准由10年一遇~20年一遇提高到20年一遇~30年一遇,梧州市由50年一遇提高到100年一遇;与北江飞来峡水库、潖江蓄滞洪区及芦苞涌和西南涌联合运用,将西北江三角洲地区一般保护对象的防洪标准由20年一遇~30年一遇提高到30年一遇~50年一遇、重点防洪保护对象的防洪标准由50年一遇提高到100年一遇~200年一遇,使广州市具备防御1915年型洪水的能力。

目前北江飞来峡、西江龙滩一期(防洪库容50亿m3)已建成,西江大藤峡在建;西、北江三角洲佛山大堤、樵桑联围、中顺大围、江新联围等重点堤围防洪能力为50年一遇,一般堤围防洪(潮)能力为20年一遇。北江中下游已形成以北江大堤和飞来峡水利枢纽为主体,潖江蓄滞洪区、芦苞涌和西南涌分洪水道共同发挥作用的防洪工程体系,北江大堤可抵御北江100年一遇洪水,防洪工程体系联合运用,可实现广州市防御北江300年一遇洪水;由于大藤峡仍在建设中,龙滩(二期)未建,广州市现状防西江洪水能力为50年一遇~100年一遇。

二、西、北江中下游防洪工程体系主要问题及面临形势

1.流域水情、河道情势显著变化

洪水归槽明显,潮位抬升显著。随着流域堤防等水利基础设施完善,流域中上游地区洪水归槽更趋明显,下游洪水量级显著增大,同频率下设计洪峰流量增加(梧州站10年一遇~100年一遇归槽洪峰较天然洪峰增加8.2%~14.1%)。与此同时在全球气候变化与海平面上升大背景下,海平面上升与台风暴潮频发,珠江河口潮位呈上升趋势,极端潮位频发且屡创新高。根据有关公报,南海1980—2020年海平面年均上升3.5 mm,高于同时段全球平均水平;台风暴潮持续增强,珠江口沿海高潮位突破历史记录。经分析,珠江河口区潮位站设计潮位较原颁布成果大幅抬高,25个站点中有15个站点设计潮位出现跳频现象,其中50年一遇、100年一遇、200年一遇设计潮位最大抬升分别为0.46 m、0.60 m和0.74 m。原已达标堤防存在防洪(潮)标准被动下降、堤顶高程不满足最新设计潮位要求等问题。

此外,河床下切、深槽迫岸,堤防隐患加大。西、北江及三角洲局部河段受来沙减少、采砂及航道整治等方面影响,河床发生不均匀下切,西江主干(思贤滘—灯笼山)和北江主干自2000年以来分别下切2.85 m和1.71 m,河道行洪能力明显增加;河床的大规模、不均匀下切形成深槽迫岸,堤防工程隐患加大,如郁浔东堤、浔江西堤、思丹堤等险工险段易发生堤脚冲刷塌陷、堤基渗漏、岸坡滑坡及塌方等情况,在遭遇大洪水时防洪风险大,出险概率增加。同时不均匀下切导致思贤滘分流比发生显著变化,影响着珠三角泄洪格局。

2.西、北江中下游地区防御洪水手段单一

珠江流域洪水的出现时间与暴雨一致,主要发生在4—10月,流域暴雨历时长、强度大、范围广,加之流域水系发达,上中游地区多山丘,洪水汇流速度快,易同时汇集到干流,流域又缺少调蓄湖泊及其他分洪通道,流域洪水均汇集到中下游及三角洲地区,导致中下游及三角洲地区洪水峰高、量大、历时长,防洪压力加大。

西江防洪工程体系主要由水库和堤防组成,防洪控制性水库龙滩水电站防洪库容较大,但受控制流域面积及电站运行方式限制,仅对西江全流域型洪水、中上游型洪水具有重要调控作用,中下游型洪水调控作用受到限制。原流域规划的西江联安围、金安围以及北江清西围临时蓄滞洪区仅作为超标洪水防御措施,但随着流域中上游地区洪水归槽更趋明显,下游洪水量级显著增大,西、北江中下游地区防御洪水手段单一,亟需研究新措施、新手段。

数据显示,在被调查的孵化器企业中,2016年仅有8家得到了政府的奖励或者补贴(占32%),分别为15万~323万元不等,得到了涉及租金补贴类的企业只有3家。松山湖开发区的孵化器得到政府资金扶持、资助、奖励、补贴的比例并不大,占整体运营费用的比例也很小。

3.西、北江中下游防洪工程体系不完善

原规划西、北江中下游防洪工程体系中的龙滩(二期)控制性工程由于受库区淹没的贵州罗甸县城人口过多的限制尚未实施,大藤峡水利枢纽工程仍在建设中。原规划确定的流域1级、2级堤防现状达标率为77.2%,三角洲地区海堤建设受移民拆迁等因素影响推进缓慢,达标率仅为62.8%,流域堤防达标率低,不能满足防洪要求。受台风暴潮影响,珠江河口主要控制站设计水位大幅抬升,加之地基沉降,原已达标海堤被动下降,现已不达标。

此外,堤防工程隐患大,存在众多险工险段,如郁浔东堤、思丹堤、景丰联围等险工险段。原防洪规划确定的潖江蓄滞洪区建设滞后,配套的进水闸和分洪措施不完善,且相关管理措施不足,难以保障达到预期的蓄滞洪效果,西、北江中下游防洪工程体系整体上仍不完善。

4.新形势下防洪保安需求进一步提升

洪水归槽问题。随着上中游堤防修建,流域洪水归槽更趋明显,同频率下设计洪峰流量明显增加,随着堤防工程的进一步完善,洪水将进一步归槽,体系防御洪水目标也将逐步向归槽洪水过渡,现有防洪工程体系将难以满足洪水归槽后流域的防洪保安要求。

人口、经济等聚集发展问题。随着珠江流域经济社会的不断发展,工业化、城镇化带来的经济集聚效应更为明显,尤其是珠江下游三角洲、珠江三角洲滨海等重点防洪(潮)保护区,粤港澳大湾区、珠江—西江经济带等国家战略实施对西、北江中下游防洪保安全提出了新的更高要求。

上、下游防洪能力协调问题。以西、北江中下游防洪工程体系为例,飞来峡水库库区原设计有社岗、连江口、菠萝坑及英城4个防护片,其中英德西岸防护片防护标准为50年一遇。北江“22·6”特大洪水中,英德最高水位达到35.97 m,飞来峡坝址最高水位达到26.82 m,最大出库18 800 m3/s,按飞来峡初设阶段规则,当飞来峡坝址水位超25.17 m时启用英德西防护片,但实际运行中鉴于飞来峡以下河段支流洪水不大,洪水主要来源于中上游,同时下游河道泄洪能力明显提高,在统筹上、下游防洪能力的基础上,优化增加飞来峡出库(设计最大拦蓄出库16 000 m3/s,实际优化出库18 800 m3/s),降低了库区防洪压力,提升了流域综合防洪能力。

5.超标准洪水防御措施不足,管理智能化水平较低

西、北江中下游地区应对超标准洪水的工程措施主要为临时蓄滞洪区,但原规划确定的西江下游联安围、金安围以及北江清西围等临时滞洪区未进行系统治理,配套的进水闸和分洪措施不完善,影响人口多、淹没耕地多,且相关管理措施不足,难以保障达到预期的蓄滞洪区效果。

多年来流域通过水利工程科学调度、流域洪水预警预报、中小河流及山洪灾害预警系统建设,发挥了洪水预报、工程调度在防洪减灾过程中的预见性作用,增强了防洪减灾的应对能力。但流域洪水感知覆盖范围和要素内容不够全面,智能化、现代化水平低,水工程防洪预报调度一体化格局尚未建成,防洪预报预警基础研究薄弱,全流域的防洪预报预警能力仍然不足,管理智能化水平亟待提升。

三、对西、北江中下游防洪工程体系布局优化的思考

总结流域防洪治水经验教训,西、北江中下游地区防洪保安建设仍应遵循“堤库结合,以泄为主,泄蓄兼施”防洪方针,按照“上蓄、中防、下泄”总体布局,推进以堤防为基础、干支流控制性枢纽为骨干、工程和非工程措施相结合的防洪体系建设。按照构建新发展格局、推动高质量发展的要求,补齐防洪减灾体系短板,完善防洪格局,强化防洪智能化建设。构建协调均衡的标准体系、安全可靠的工程体系、人水和谐的风险管控体系,使流域洪涝灾害防御能力大幅提升、洪涝灾害损失率大幅降低,为流域经济、社会、生态高质量发展和人民群众过上高品质生活提供防洪安全保障。

西、北江中下游防洪工程体系布局优化应结合粤港澳大湾区、珠江—西江经济带、北部湾经济区、泛珠三角区域合作等国家和区域战略实施及“三新一高”要求,综合考虑珠江流域自身洪涝灾害特点、洪水归槽等水情变化趋势、工程体系建设现状、流域防洪治水经验教训以及流域面临的防汛形势,研究西、北江中下游主要控制站洪水归槽对设计洪水影响,分析主要河段现状行洪能力,研究西北江主要河道泄蓄关系,结合“22·6”等流域大洪水经验,合理确定西北江中下游防洪目标、指标以及河道安全泄量。在此基础上结合目标河段河道情势、防护标准研究优化西、北江中下游体系布局。

1.适应新水情、工情,合理采用设计洪水成果

流域防洪面临中上游洪水归槽明显、下游三角洲河道下切等多重问题,洪水归槽导致同频率下设计洪峰流量明显增加,体系防御洪水目标也将逐步向归槽洪水过渡。“05·6”洪水西江防洪控制站梧州实测洪峰流量53 700 m3/s,“22·6”洪水北江防洪控制站石角实测洪峰流量18 500 m3/s,流域中下游堤防溃决很少,洪水基本归槽。因此,采用归槽设计洪水分析体系才能更加全面地发现体系的薄弱环节和短板,为体系优化调整确定方向。

2.统筹协调上下游防洪需求,合理安排洪水出路

结合国家战略实施新要求,统筹考虑水情、工情、社情新变化与防洪保安要求,在协调均衡的防洪标准体系下,合理确定流域蓄泄关系,安排洪水出路。研究上游水库提高“蓄”的能力,主要为龙滩(二期)建设优化;研究增加中下游河段“泄”的能力,主要为北江上下游蓄泄优化、下游河段堤防提升巩固。

3.增加防御洪水手段,合理规划建设防洪工程

珠江流域防御洪水手段比较单一,为构建安全可靠的工程体系,需在原防洪工程体系的基础上进一步研究新增蓄滞洪区、分洪水道(闸)、控导工程等新措施、新手段的可行性与必要性。针对西江干流河段防护需求及洪水淹没范围,对低标准防护区的滞蓄次序及调度方式深入研究,提出关键控制点浔江、桂江、西江设置蓄滞洪区的可行性;针对西北江三角洲关键控制节点分流比变化,进一步强化西江干流水道泄洪主通道的泄洪格局,提出关键控制节点思贤滘、天河南华控导工程的设置;针对三角洲泄洪格局的变化,明确恢复三角洲主要分洪水闸分洪作用的调度方式。

4.提高流域洪水风险防控能力,合理安排防洪非工程设施

按照“两个坚持、三个转变”防灾减灾救灾理念,构建人水和谐的风险管控体系。以提升洪水防御及管理智能化水平为重点,并从加强洪水风险管理、强化行蓄洪空间管控、加强水库群等水工程联合调度、超标洪水防御和“四预”措施建设等方面,提出流域防洪控险方案,提升流域防洪智慧化水平,降低流域洪水风险水平。

四、结 语

通过近十几年珠江流域防洪工程体系不断完善,防洪能力得到了显著提高,但仍存在短板和薄弱环节。当前全面建设社会主义现代化国家进入新发展阶段,贯彻新发展理念、构建新发展格局、推动高质量发展等对保障防洪安全提出了更高要求,人民群众对美好生活的向往,对建设人水和谐、造福人民的幸福河提出了新期待,迫切需要开展流域防洪工程体系布局优化研究。针对西、北江中下游防洪工程体系目前存在的主要问题及面临的形势,提出西、北江中下游防洪工程体系布局优化研究思路及思考,可为优化西、北江中下游防洪工程体系提供技术参考。

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