蓄滯洪區的建設及其在南四湖流域洪水資源利用中的應用研究

尹建部，劉江穎，鄭 鑫，梁晨璟，劉春彤

（1.山東省海河淮河小清河流域水利管理服務中心，山東 濟南 250199；2.水發規劃設計有限公司，山東 濟南 250013）

1 引言

我國傳統防汛工作以疏導為主，引導洪雨入海，然而此方法解決洪水風險的同時，卻導致部分地區缺水問題進一步加劇。由此，洪水資源利用作為一種有效的減害增利手段得到了大力推廣，其強調的是將部分洪水轉化為可利用的水資源，在保證區域防洪效果的同時，可適時提供生活、生產以及生態所需水量[1]，本文主要圍繞洪水資源利用中蓄滯洪區的作用與規劃建設展開詳細分析。

2 蓄滯洪區的概念

蓄滯洪區，指的是河堤背水面以外臨時蓄存洪水的湖泊、沼澤、常積水地區等，多建于中下游河道[2]。蓄滯洪區在部分汛期流域水位較高而需防洪排澇的情況下可自然蓄存、滯留洪水，待洪澇風險解除后，江河水位下降，可開閘使洪水自然歸槽，為洪水資源化利用奠定了一定的基礎。

我國蓄滯洪區的設置具有一定的特殊性，不同于美國、日本等國嚴格禁止居民居住的要求，人多地少的現實條件使得我國大部分蓄滯洪區兼具防洪、人居和生產基地的雙重任務。對此，在蓄洪區必須合理修建堤防、撤退道路/橋梁、安全區、避水樓房等，有效控制淹沒或行洪范圍，以最小的代價蓄納超額洪水。

3 蓄滯洪區在洪水資源利用中的作用分析

3.1 蓄滯洪區作用分析

蓄滯洪區是我國防洪體系的重要組成部分，具體作用分析如下：

（1）保證重點區域防洪安全：我國江河洪水峰高量大，中下游河道泄洪能力存在不足，利用蓄滯洪區可分蓄超額洪水，保證重點區域防洪安全，減輕洪災損失。根據最新防汛抗洪報道，截止2020 年8 月11 日，長江流域以三峽為核心進行水庫群聯合調度，攔洪300 余億m3，結合限排、部分洲灘民垸行蓄洪等措施，大大緩解了長江中下游干流堤防壓力；淮河流域針對王家壩水位超29.3 m 保證水位并預報繼續上漲的嚴峻形勢，科學權衡利弊，啟用蒙洼蓄滯洪區開閘分洪，保證重要堤防、城市防洪安全。

（2）提高洪水資源的利用程度：自古以來，我國治水一直堅持“入海為安”理念，雖可有效緩解洪澇災害，但也會導致部分地區非汛期出現水資源短缺的問題，由此“洪水資源利用”概念被提出。通過蓄滯洪區的建設與運用，可在保證流域防洪安全的同時，提高洪水利用程度，有利于緩解區域水資源供需矛盾、改善生態環境。

3.2 蓄滯洪區在我國運用情況

建國以來，我國水庫、堤防、蓄滯洪區等工程建設規模持續擴大，在洪水防御、利用方面均取得了一定的成果，以蓄滯洪區為例，在我國建設情況如下：

（1）政策層面：我國頒布了《中華人民共和國防洪法》《蓄滯洪區安全與建設指導綱要》《蓄滯洪區運用補償暫行辦法》等政策法規，各個地區在此基礎上結合自身實際逐步建立起蓄滯洪區建設和管理的制度體系以及分工明確的蓄滯洪區管理模式[3]。

（2）工程層面：我國蓄滯洪區98 處，經過多年建設，截止2018 年底蓄洪容積已經達到了1089 億m3，建成5 級及以上堤防31.2 萬km，為調控洪水、抵御災害提供了堅強屏障。

4 實例探析南四湖流域蓄滯洪區工程的建設情況

4.1 項目背景

根據《淮河流域防洪規劃》，近期規劃建設南四湖湖東滯洪區，包括泗河～青山、界河～城漷河、新薛河～郗山三處，總面積232 km2，耕地1.86 萬km2，人口27.3 萬人，設計滯洪庫容容量3.68 億m3，由此進一步提升山東全省防洪減災水平、增強雨洪資源利用能力。2017 年6 月19 日，根據可行性研究報告批復情況，工程總工期30 個月，總投資55064 萬元。

4.2 蓄滯洪區洪水風險計算

此次工程任務是根據規劃落實防洪工程、安全工程建設，科學的洪水風險計算是湖東滯洪區安全建設的重要前提。

4.2.1 洪水風險因子

南四湖湖東滯洪區洪水風險因子選用情況如下：

（1）運用標準（Ty）：50 a 一遇；

（2）啟用幾率（Tq）：50 a 一遇；

（3）淹沒水深（H）：滯洪區范圍分別是泗河～青山、界河～城漷河段34.99 m 等高線以下以及新薛河～郗山段36.49 m 等高線以下，地面高程31.50 m～36.79 m，取0～5 m；

（4）淹沒歷時（t）：據估算，淹沒水深1 m、2 m、3 m～5 m時，取16.0 d、22.0 d、27.5 d。

4.2.2 淹沒風險度計算

本工程結合《全國蓄滯洪區建設與管理規劃》、風險計算案例，選擇經驗公式法、數值計算法進行計算，為規劃安全建設方案提供重要依據。

（1）經驗公式法

式中：R 為風險度；H 為淹沒水深，m；Ty為運用標準，a；φ 為淹沒歷時修正系數，取值1.0～1.3。

湖東滯洪區淹沒水深分別取1 m、2 m、3 m、4 m、5 m，由此計算得到值，并根據《全國蓄滯洪區建設與管理規劃》規定的評判標準劃分風險區，見表1。

表1 湖東滯洪區洪水風險度計算結果

（2）數值計算法

此種計算方法以上述提出的四大洪水風險因子為自變量，建立淹沒風險度與自變量函數關系，具體如下：

①基本風險度（Rj）計算公式如下：

式中：C1、C2、C3為Rj1、Rj2、Rj3修正系數，取值1/100、20.0、10.0；為淹沒水深，m；H 為運用標準，a；Tq為啟用重現期，a。

湖東滯洪區淹沒水深分別取1 m、2 m、3 m、4 m、5 m，由此計算得到Rj=1、2、3、4、5。

②風險度（R）的計算公式如下：

式中：φ 為淹沒歷時修正系數；t 為淹沒歷時，d；a、b、c 為常數，取值1/8000、1/80、69/80。

計算結果見表2。

表2 湖東滯洪區洪水風險度計算結果

上述兩種方法計算所得結果基本一致，主要分歧集中在H=5 m 的情況下，從效益最優原則出發，決定將其歸為中度風險區。

4.3 洪水風險區劃

根據上一小節計算分析結果，開展湖東滯洪區洪水風險區劃，具體見圖1（總滯洪面積252.69 km2）：泗河～青山、界河～城漷河段34.99 m 等高線以下、新薛河～郗山段34.49 m 等高線以下為中度風險區，其余為輕度風險區。

圖1 湖東滯洪區洪水風險區劃

4.4 蓄滯洪區工程建設方案

4.4.1 建設標準

（1）堤防級別（兩城四村航道堤防、解放溝左岸堤防）：2級。

（2）穿堤涵閘級別：與堤防級別相同。

（3）橋梁荷載等級：公路-Ⅱ級。

（4）工程區地震基本烈度：6 度、7 度。

4.4.2 主要建設內容及規模

本項目涉及防洪與安全工程兩大部分，具體建設情況如下：

（1）防洪工程

兩城四村航道堤防加固1.4 km，新建排澇涵閘1 座，拆除改建漁業局排澇涵洞1 座。

解放溝筑堤0.666 km，新建排澇涵閘1 座，灌溉渠道恢復長度400 m。

（2）安全工程

新建巒谷堆安全臺，避洪面積11449 m2；安全樓4 處，總避洪安全層面積41735 m2，總建筑面積114789 m2；新建道路84.7 km，改建道路118.08 km；橋梁45 座，新建3 座、重建41 座、維修1 座；排水涵洞128 座，新建18 座、改建109 座、維修1 座；過路涵185 座。工程規模為大（二）型。

實施情況：南四湖湖東滯洪區項目于2019 年8 月28 日開工建設。

5 結語

綜上所述，蓄滯洪區是我國防洪工程體系的重要一環，一方面此工程在緩解河道防洪壓力方面發揮著重要作用；另一方面，通過將洪水滯留在流域內，還可為非汛期提供必要的水資源，改善生態環境、緩解水資源供需矛盾，真正實現洪水資源的有效利用。由于我國蓄滯洪區兼具防洪、人居以及生產等功能，必須要科學開展洪水風險計算與區劃工作，合理規劃建設相關防洪、安全工程，實現蓄滯洪區的可持續發展。