淮河中游河道疏浚对降低中等洪水位效果分析

季益柱，霍俊波，周若晞，王长明

(中水淮河规划设计研究有限公司，安徽 合肥 230601)

1 研究背景

淮河防御大洪水的综合体系基本建成，但在防御中等洪水的问题上，依然存在缺陷和难点。2003、2007年两次洪水淮河干流高水位持续时间长，因洪致涝问题严重，与1991年相比，虽然淮干治理工程已发挥效益，但“关门淹”的现象没有得到明显改善。2020年淮河洪水王家坝至鲁台子河段超保证水位，正阳关最高水位超设计水位0.25m，润河集、汪集、小柳巷河段超历史水位，沿淮濛洼等8处行蓄洪区相继启用。现行淮河防御洪水方案未针对中等洪水提出区别于大洪水的设防水位，淮河干流在遭遇中等洪水时水位偏高且持续时间长、灾害损失严重等问题，已成为淮河治理的重点和难点。

近年来，淮河干流行蓄洪区调整和建设工程正在分段实施，淮河中游河道治理采取了退堤、切滩、疏浚和行蓄洪区优化调度运用等措施。然而，淮河中游现状河道平槽泄量较小，淮河干流行蓄洪区调整和建设工程完成后，河道平槽泄量有所增加，但平槽泄量与设计流量的比值仅为1/4左右，设计洪水条件下沿淮行蓄洪区全部启用，中等洪水条件下仍需启用数量较多的行蓄洪区，且正阳关等节点水位接近设计水位，中等洪水防汛压力依然很大。淮河中游亟需进一步研究如何通过河道疏浚、退堤等合理的工程措施，提高河道滩槽泄量及行蓄洪区启用标准，并降低淮干中等洪水位，减轻中等洪水防汛压力，并在一定程度上降低干流高水位对支流及沿淮洼地的顶托影响。

对于淮河中游河道演变规律以及治理措施，已有相关研究。2011年杨兴菊等[1]对淮河中游河道近期演变进行了分析，表明主槽以冲刷为主，滩地表现为微淤、平衡或冲刷，主槽变化大于滩地；淮河中游河道自然演变比较缓慢，人工采砂导致的河床变形远大于自然演变。2012年刘玉年[2]等对淮河干流蚌埠段整治效果进行了分析，该河段实施退堤、切滩、疏浚等整治工程后，能使1991、2003年同期洪水位分别降低0.46、0.23m。2013年辜兵和刘福田[3]对淮河干流河道疏浚治理进行了初步研究，认为疏浚规模要以平滩流量与造床流量相近为合适，疏浚深槽比切边滩回淤风险小。2016年郭庆超、韩其为等[4]从研究淮河中游河道演变规律出发，量化第二造床流量，揭示第二造床流量与平滩流量关系的机理，探寻淮河治理的新方法，同时采用非均匀不平衡输沙数学模型就上段疏浚、下段疏浚以及全河段疏浚对降低淮河干流洪水位的效果以及长期维持情况进行了计算研究。2019年罗志文[5]围绕新时代治淮新形势提出综合治理目标，从河道疏浚及生产圩治理、淮干行蓄洪区布局调整、淮干及沿淮湖泊蓄水以及淮河生态建设等方面提出综合治理思路，其中淮河干流河道整治提出针对临淮岗至浮山段河道通过扩大和恢复河道主槽断面的疏浚方案，扩大平滩泄量，建设规模适当的中小洪水通道，使中小洪水水位较设计洪水位低1～2m。

考虑到淮河中游长距离退堤方案在现行条件下实施难度极大，本文重点针对淮河中游河道疏浚方案，研究分析不同河道疏浚规模对降低淮河干流中等洪水位的效果，为进一步完善淮河中游防洪工程体系布局，提高河道滩槽泄量及行蓄洪区启用标准，研究提出区别于大洪水的中等洪水分级设防水位提供支撑。

2 研究范围

淮干中游洪河口至正阳关段，干流河道主槽平滩宽200m左右。正阳关以上退堤工程已经完成，堤内行水宽度已达到1.5～2.0km。该段河底高程一般在19～12m，河底比降为1/20000～1/30000；洪水比降1/50000～1/60000。

淮干中游正阳关至浮山段，河道主槽平滩宽一般为200～500m，主槽深为8.5～14.5m，堤内行水宽度一般为600～1000m。行洪区行洪后，最大泄洪宽度可达10km。河底高程在正阳关至蚌埠段一般为12～8m，蚌埠以下一般为8～5m。河床深浅变化很大，河底高程最高在13m左右，最低达-13.4m，且出现多处深切。正阳关至涡河口段河底比降约为1/30000，洪水比降约为1/40000；涡河口至浮山段河底比降为1/30000～1/40000，洪水比降为1/20000～1/30000。

淮干中游浮山至洪山头段河道主槽平滩宽一般为500～800m，堤内行水宽度600～1000m。河底高程在浮山为5.5m，洪山头为9.5m。该段河底逆坡，呈倒比降，洪水比降约为1/20000。洪山头以下为洪泽湖，湖底高程为10.5m。

淮河中游洪河口至正阳关、正阳关至涡河口、涡河口至浮山、浮山至洪山头河底比降向下游逐步放缓，甚至倒比降，而洪水比降逐步变大，洪水比降不尽合理。考虑到洪河口至正阳关段洪水比降仅为1/50000～1/60000，本次重点选定正阳关以下段开展中游河道疏浚研究，一方面有效降低淮河中游遇中等洪水条件下的洪水位，另一方面进一步优化中游洪水比降。

3 不同疏浚规模降低中等洪水位效果分析

3.1 河道疏浚方式

淮河干流行蓄洪区调整和建设工程涉及面广、单项工程多、工程量和投资较大，分为王家坝至临淮岗段、正阳关至峡山口段、峡山口至涡河口段、蚌埠至浮山段、浮山以下段共5段工程分别开展前期工作，逐步实施。目前淮河干流蚌埠至浮山段行洪区调整和建设工程基本实施完成，王家坝至临淮岗段、正阳关至峡山口段行洪区调整已开工建设，峡山口至涡河口段、浮山以下段行洪区调整和建设工程处于前期工作阶段。各段行洪区调整均涉及淮河干流河道疏浚、堤防退建加固等工程，河道疏浚设计参数见表1。

表1 淮河干流行蓄洪区调整各段河道疏浚设计参数

本文在淮河干流行蓄洪区调整和建设工程实施完成的基础上，拟定河道疏浚底宽350、400、450、500m共4组河道疏浚方案，开展不同疏浚规模对降低淮河干流中等洪水位效果研究。各组疏浚方案均采用单式梯形断面，疏浚范围为淮干正阳关至洪山头河段，长270km，疏浚底高程正阳关-涡河口-洪山头为12.0～9.0～5.0m，边坡采用1∶4。典型断面型式如图1—4。

图1 淮河中游河道疏浚底宽350m典型断面图

图2 淮河中游河道疏浚底宽400m典型断面图

图3 淮河中游河道疏浚底宽450m典型断面图

图4 淮河中游河道疏浚底宽500m典型断面图

3.2 计算条件

本次分2段河道开展淮河中游不同河道疏浚规模研究。淮河干流行蓄洪区调整后，正阳关至涡河口段河道滩槽泄量(行洪区不启用)为8000m3/s，设计流量为10000m3/s；涡河口以下段河道滩槽泄量(行洪区不启用)为10500m3/s，设计流量为13000m3/s。

正阳关至涡河口段分析中等洪水流量8000、8500、9000m3/s时，淮河中游在不同河道疏浚规模条件下的沿程各节点洪水位，并与设计水位进行对比分析，其中下边界涡河口水位采用22.92m。

涡河口至洪山头段分析中等洪水流量10500、11000、11500m3/s时，淮河中游在不同河道疏浚规模条件下的沿程各节点洪水位，并与设计水位进行对比分析，其中下边界洪山头水位采用16.24m。

3.3 计算结果分析

3.3.1扩大平槽泄量分析

淮河中游正阳关至涡河口段、涡河口至洪山头段在不同疏浚规模条件下的平槽泄量统计见表2。淮河中游长距离河道疏浚可进一步扩大河道平槽泄量，河道疏浚底宽500m与现状工况相比，正阳关至涡河口段河道平槽泄量与设计流量占比由25%提高至42%，涡河口至洪山头段河道平槽泄量与设计流量占比由28%提高至36%。

表2 不同疏浚规模河道平槽泄量统计表

3.3.2降低中等洪水位效果分析

淮河干流正阳关至涡河口段流量8000、8500、9000m3/s时，在现状工况(行蓄洪区调整后)、河道疏浚底宽350、400、450、500m五组工况条件下沿程水面线与设计水面线对比如图5—7。淮河干流涡河口至洪山头段流量10500、11000、11500m3/s时，在现状工况(行蓄洪区调整后)、河道疏浚底宽350、400、450、500m五组工况条件下沿程水面线与设计水面线对比如图8—10。可以看出，淮河中游长距离河道疏浚对降低中等洪水位具有较好的效果，并且随着河道疏浚底宽的增加，水位降低幅度呈增加的趋势。

图5 流量8000m3/s条件下淮河中游正阳关至涡河口段水面线

图6 流量8500m3/s条件下淮河中游正阳关至涡河口段水面线

图7 流量9000m3/s条件下淮河中游正阳关至涡河口段水面线

图8 流量10500m3/s条件下淮河中游涡河口至洪山头段水面线

图9 流量11000m3/s条件下淮河中游涡河口至洪山头段水面线

图10 流量11500m3/s条件下淮河中游涡河口至洪山头段水面线

淮河中游不同疏浚规模在不同中等流量条件下的水位降低效果统计见表3。以河道疏浚底宽400m为例，遇行蓄洪区调整完成后河道滩槽泄量(行洪区不启用)正阳关至涡河口段8000m3/s、涡河口至洪山头段10500m3/s流量条件下，沿程水位较设计水位降幅达0.7～1.2m；遇中等洪水正阳关至涡河口段9000m3/s、涡河口至洪山头段11500m3/s流量条件下，沿程水位较设计水位降幅也能达到0.5m以上。

表3 淮河中游不同疏浚规模降低水位效果统计表 单位：m

4 结论

随着淮河生态经济带建设、长三角地区高质量发展等国家重大战略不断推进实施，淮河中游地区经济必将加速发展，亟待进一步提高该地区水安全保障能力。淮河干流行蓄洪区调整后，河槽仍然较小，遇中等洪水仍存在高水位持续时间长、行蓄洪区启用数量较多等问题。淮河中游长距离河道疏浚可进一步扩大河道平槽泄量，有效降低中等洪水位，是解决淮河中游防御中等洪水问题的有效途径。

本文初步研究了淮河中游正阳关至涡河口段、涡河口至洪山头段在底宽350、400、450、500m共4组疏浚方案条件下，遇不同中等洪水流量的降低水位效果，可为今后淮河中游遇10～20年一遇中等洪水研究分级设防目标、提出区别于大洪水的设防水位提供有益的参考。