辜 兵 徐迎春
(安徽省水利水電勘測設計院 合肥 230088)
由于黃河長期奪淮,淮河流域由“走千走萬、不如淮河兩岸”的農耕繁華地區逐漸轉變為“大雨大災、水雨小災、無雨旱災”的災害頻發之地,經濟、社會、文化等多方面均受到嚴重影響。為治理淮河水患,清政府在同治五年(1866年)成立了導淮局,民國期間1913年設立了導淮局,1929年改為導淮委員會。1931年,導淮委員會編制了《導淮工程計劃》;1933年,中國水利工程學會編印的《水利》雜志,編輯了兩期導淮專號。汪胡楨、須愷、許心武等水利專家發表了10多篇文章,從技術、經濟等多角度開展了淮河下游洪水出路研究工作,分析計算了淮河洪水頻率、洪澤湖對淮河洪水攔蓄作用、淮河下游地區灌溉需水量,提出了高寶湖入江、廢黃河入海、鹽灌河入海、射陽湖入海等淮河入江入海方略。本文根據導淮工程計劃和導淮專號,結合當前治淮規劃,就導淮研究中的幾個重大技術問題進行了回顧與闡述。
20世紀30年代淮河流域內雨量觀測站在長達10年左右的時間只設有兩三個站。其余站點在1921年設立,但在1924年中斷。雨量觀測資料歷時極短,又殘缺不全。考慮到長江流域下游與淮河流域氣象相仿,位置鄰近,雨量記載超過40年,故采用長江流域的宜昌、漢口、九江、蕪湖、鎮江等雨量站替代分析,分析出最大日雨量10年一遇為150mm、25年一遇為200mm、50年一遇為245mm、100年一遇為300mm。
通過1922年、1923年、1924年淮河流域蚌埠以上、洪澤湖以上實測逐月雨量與徑流分析,發現最大雨量及最大徑流發生時間在7月、8月,分析得出7~9月徑流與雨量百分比分別為20%、32.9%、22.1%,此為平常年份洪水降雨徑流關系。由于淮河流域缺少大暴雨期間實測降雨與徑流資料,而參考永定河1924年(7月11~13日發生大暴雨,7月13日在洋河與桑干河相匯處下游洪峰流量3225m3/s)大洪水徑流與雨量百分比為21.2%。須愷認為淮河洪水徑流與雨量百分比平常洪水(10年一遇、25年一遇)采用20%,非常洪水(50年一遇、100年一遇)采用25%為安全。
在匯流入洪澤湖時間采用約五日,全流域均勻降雨條件下,計算出入洪澤湖流量10年一遇為10000m3/s、25年一遇 11000m3/s、50年一遇 14400m3/s、100年一遇 15500m3/s。從而得知1916年洪水頻率近25年一遇,1921年洪水頻率在50年一遇以上或約100年一遇。導淮工程計劃中采用的入洪澤湖設計流量為15000m3/s。
通過入洪澤湖最大流量向上推算干流各段流量,每遇支流入口相比少去部分流量,由此估算得淮河干流洪水流量三河尖至垂岡集為6000m3/s、垂岡集至正陽關為8500m3/s、正陽關至鳳臺為9500m3/s、鳳臺至懷遠(今渦河口附近)為10000m3/s、懷遠至五河為12000m3/s、五河至浮山為13000m3/s、浮山以下為13500m3/s。
1950年治淮初期,受水文系列較短影響,確定的淮河干流設計洪水流量偏小,河道設計流量正陽關至渦河口為6500m3/s、渦河口以下為8500m3/s。1954年大水后,原淮委設計院會同豫、皖、蘇三省技術人員共同編制了《淮河流域規劃》,確定的淮河設計洪水流量正陽關至渦河口為10000m3/s 、渦河口以下為13000m3/s。現今淮河干流設計洪水流量正陽關至渦河口仍為10000m3/s、渦河口以下仍為13000m3/s,與導淮工程計劃中提出的洪水泄量差別不大。
淮河干流自洪河口以下河底降度極平,斷面又狹小,河道泄量不到最大洪水流量的一半,兩岸河堤低矮,1921年洪水破堤四散泛流,洪泛最寬處達15km。導淮工程計劃中提出的干流治理原則為:“若欲開浚現今河槽,納全部洪水于其中,需費之巨,幾無可能,惟有兩岸建筑長堤一策。顧問工程師方修斯之規劃,亦同此旨。但專賴筑堤,尚不能使最大洪水床之均深完滿。河道彎曲太甚者,應截灣取直之,橫斷面太狹者,應開浚拓寬之。兩堤之距,毋使驟寬驟狹。兩堤之高,務令其工費及留于河床中被災之地為最省。”
(1)導淮工程計劃中提出的筑堤范圍及堤距為:“淮河干流應筑堤防,自洪河口至雙溝,全長約410公里。兩堤距離,自洪河口至三河尖為3公里,自三河尖至正陽關上游8公里之溜子口為2公里,自溜口子至懷遠為3公里,自懷遠至雙溝為4公里。堤高概在4.5至6.5公尺之間,中有特殊地形極短距離中,堤之最高者達7公尺。最高洪水位,概令在堤頂以下1公尺。”
20世紀50年代淮河北岸修建淮北大堤,南岸修建工礦、城市圈堤,實現束水歸河,同時利用兩岸低洼地設立大量行蓄洪區,提高行蓄洪區內耕地保收概率。現今淮河干流堤距正陽關以上為1.5~3km、正陽關至懷遠為0.5~1.5km、懷遠至雙溝為0.5~1.0km,堤距明顯較導淮工程計劃中偏窄,這也是淮河干流經常出現中小洪水高水位現象的主要原因,目前正在實施的淮河干流行蓄洪區調整和建設工程目的之一就是擴大干流河道堤距。
(2)導淮工程計劃中提出的浮山入洪澤湖段河道治理方案為:“浮山以下,擬開辟新槽,徑直穿過雙溝東南之高崗地至溧河洼入洪澤湖(為今馮鐵營分洪道)。斯處鑿直完成以后,淮流可縮短60公里,對于排洪航運,皆有莫大利益。新槽全長,自浮山至溧河洼約為18公里,其中15公里為灘地,3公里為高崗。”
此治理方案為現今的馮鐵營分洪道,是加快中游洪水排泄的重要工程,已列入了淮河干流浮山以下段行洪區調整和建設工程(屬于國務院確定的172項重大水利項目之一)中,現正在開展可研階段前期工作。
(3)導淮工程計劃中提出的洪泛區利用方案為:“兩堤間所夾之面積,用作最大洪水河床者,估計有二百萬畝。此項田地,仍可任人耕種,其受水災,不較頻于舊時,僅水較深耳,然導治以后,洪水之排泄較速,其被淹之時期,可以較短,利害參半,或免捐稅,或稍給一次之貼費。因無需巨款,收買也。”
淮河兩岸灘地一直維持農業耕種,1929~1930年提出的利用灘地方式對現在淮河治理仍有一定的啟發,通過采用灘地的合理利用等非工程措施,既能減少投資,又能促進人水和諧共存。
洪澤湖首先攔洪調蓄來減少下泄流量以省尾閭工程,其次兼顧蓄水以發展灌溉通航。汪胡楨認為在已知淮河最大洪峰為15000m3/s(1921年洪峰)時,單獨入江或入海而不利用洪澤湖調洪,不合理也不經濟。防御1921年洪水,需要入江、入海、洪澤湖同時利用,一是在保證鎮江水位不超過1921年最高水位前提下,應充分利用揚子江下泄淮河洪水,湖水位達13.5m后,建設活動壩控制最大泄洪流量不超過9000m3/s;二是新開辟一條入海通道,湖水位達13.5m后,最大泄洪流量不超過1000m3/s;三是利用洪澤湖作為水庫攔蓄,汛前湖水位預先降至12.5m,相應面積2110km2,水位13.0m時相應面積為2290km2,水位13.5m時相應面積為2390km2,水位達14m后面積均為2500km2。若僅通過入江排泄淮河洪水,需洪澤湖最大攔洪水量為86.8億m3,湖內最高水位將達16.09m;若入江入海同時排泄淮河洪水,需洪澤湖最大攔洪水量為67.3億m3,最高水位將達15.30m,同時洪水歷時也相應縮短。
現今洪澤湖是淮河中下游接合部的巨型綜合利用平原湖泊型水庫,也是工農業生產的重要水源地和南水北調東線的調蓄水庫,具有防洪、蓄水、供水、航運、水產養殖等多種功能。由成子湖、安河洼、溧河洼、淮河湖灣(含陡湖、七里湖、女山湖)等組成。湖底高程為10~11m,平均10.5m,最低處7.5m左右。汛前水位為12.5m,常年蓄水位為13.0m,南水北調計劃抬高蓄水位為13.5m,設計水位為16.0m,校核水位為17.0m,相應面積分別為2069km2、2152km2、2232km2、3908km2(含圩區 1515km2)、4298km2(含圩區1884km2),相應蓄水容積分別為32.4億m3、41.9億m3、52.9億m3、143億m3、169億m3。洪澤湖在同樣水位下湖面面積(不含圩區)較1930年時減少不多,現仍以攔洪調蓄為首要作用,同時兼顧灌溉航運等功能。
重新打通淮河入海通道是解決淮河洪水出路的根本,利用淤廢的黃河故道或重新開挖新河均因工程浩大、費用過高,歷來研究多而未能得到實施。(1)利用廢黃河入海線路,汪胡楨研究認為按下泄洪水流量10000m3/s考慮,直接開挖土方量巨大而不現實,若能利用每年7月~9月洪水期天然水力沖刷河槽,只需先期開挖約1/10土方,則在7年沖刷后可達設計要求。同時申明該方法必須在有精確試驗證明可行的前提下,才有考慮的價值。(2)汪胡楨提出的導淮經鹽灌河入海線路,由洪澤湖經張福河至碼頭,經運河順清河至楊莊,開挖2km新河接鹽河,沿鹽河而下至武障后,入灌河達海口,全長約190km。(3)汪胡楨提出的導淮經射陽湖入海線路,利用里運河以東低洼地勢,自洪澤湖旁二堡向東入里運河,至寶應縣城以北后穿射陽湖后達北洋,接新洋港抵海口,全長189km。此三條入海通道中,以經鹽灌河入海線路為最省,因財力、物力等因素均未能實施。
現今入海水道是淮河下游新修建的一條入海通道,2003年完工通水,2006年竣工驗收,設計泄洪流量為2270m3/s。緊臨蘇北灌溉總渠以北,西起洪澤湖二河閘,東至濱海縣扁擔港注入黃海,全長約164km。2003年、2007年淮河發生約15年一遇~20年一遇洪水,先后利用建成的入海水道泄洪,分別下泄了44億m3、34億m3洪水,分別降低了洪澤湖最高水位0.26m、0.37m,加快了洪水下泄速度,縮短了排澇時間,有效減輕了洪澤湖周邊和淮河中游防汛壓力。2009年3月國務院批復的淮河流域防洪規劃中,明確提出洪澤湖防洪標準由100年一遇提高到300年一遇,主要實施淮河入海水道二期工程,目前正在開展前期工作,計劃在已建入海水道基礎上,實施全線擴挖入海水道灘槽、加高加固兩岸堤防、擴建沿線泄洪樞紐,將入海水道泄洪能力提高到7000m3/s。
新中國成立以來,淮河治理邁入了新的歷史階段,防洪減災體系不斷完善。淮河下游洪水出路正在不斷打通,新辟了入海水道。目前淮河干流正在實施行蓄洪區調整和建設工程,將擴大中游干流河道堤距,計劃進一步擴大入海水道排洪能力,正在實現導淮時期水利工作者敢想而未能實現的夙愿。但當前仍需深入研究包括河湖分離的可能方案,厘清淮河干流與洪澤湖關系,探尋淮河中游洪水出路方略,建設暢通、生態、美麗的淮河