2020年鄱陽湖區(qū)單退圩堤運(yùn)用效果分析及湖區(qū)防洪治理思考

（長江勘測規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，湖北武漢 430010）

1 研究背景

單退圩堤屬于洲灘民垸，是一種“低水種養(yǎng)，高水蓄洪”的蓄洪工程，遇一般洪水仍進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，遇大洪水時(shí)分蓄洪水或行洪［1］。低水位時(shí)，圩堤內(nèi)可進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)但不允許居住，即“退人不退田”，也稱單退圩堤。根據(jù)2015年國務(wù)院批復(fù)的《長江防御洪水方案》［2］，鄱陽湖區(qū)單退圩堤的運(yùn)用方式為“湖口水位達(dá)到20.50 m并預(yù)報(bào)繼續(xù)上漲，視實(shí)時(shí)水情工情，相機(jī)運(yùn)用河段內(nèi)長江干堤之間、鄱陽湖區(qū)洲灘民垸行蓄洪水”。

江西省共有240座單退圩堤，其中，鄱陽湖湖區(qū)185座，長江干堤之間55座。2020年7月12日，鄱陽湖星子站水位達(dá)到22.63 m，超1998年的歷史最高水位11 cm。7月13日凌晨，江西省防汛抗旱指揮部發(fā)布《關(guān)于全面啟用單退圩堤蓄滯洪的緊急通知》，要求鄱陽湖區(qū)所有185座單退圩堤必須于7月13日主動(dòng)分洪，進(jìn)洪前必須提前對堤內(nèi)人員進(jìn)行轉(zhuǎn)移。根據(jù)江西省水利廳成果，截至7月12日晚，鄱陽湖區(qū)的185座單退圩堤中，已有153座進(jìn)洪蓄水，進(jìn)洪量約20億m3，剩下的32座單退圩堤全部啟用后，還可蓄洪約4億m3。鄱陽湖區(qū)185座單退圩堤全部運(yùn)用后，可降低湖口站水位25～30 cm。根據(jù)實(shí)測資料，湖口站最高水位最終控制在22.49 m，低于保證水位0.01 m，發(fā)生時(shí)間為7月12日。

2020年鄱陽湖區(qū)185座單退圩堤的分洪運(yùn)用有效緩解了鄱陽湖區(qū)的防洪形勢，具有重大的意義。本次研究收集了185座單退圩堤的分洪時(shí)間、圩堤面積及所屬區(qū)域等資料，通過構(gòu)建和率定長江干流及鄱陽湖區(qū)一維水文水動(dòng)力數(shù)學(xué)模型，詳細(xì)刻畫和復(fù)演了2020年長江流域洪水鄱陽湖區(qū)單退圩堤運(yùn)用后的防洪形勢，分析了鄱陽湖區(qū)單退圩堤不運(yùn)用對鄱陽湖的影響程度，以及采用康山蓄滯洪區(qū)的分洪效果，并提出了對鄱陽湖區(qū)防洪治理的思考。

2 2020年鄱陽湖區(qū)單退圩堤運(yùn)用情況

表1為2020年運(yùn)用的鄱陽湖區(qū)185座單退圩堤基本情況統(tǒng)計(jì)，萬畝以下單退圩堤分洪量11.64億m3，666.7～3 333.3 hm2（1 萬～5 萬畝）單退圩堤分洪量9.68億m3，3 333.3 hm2（5萬畝）以上單退圩堤分洪量4.87億m3，其中，位于廬山市的單退圩堤新妙湖圩總面積達(dá)11.28萬畝，分洪量3億m3；表2為2020年運(yùn)用的鄱陽湖區(qū)185座單退圩堤潰決時(shí)間及分洪量統(tǒng)計(jì)，185座單退圩堤分洪持續(xù)時(shí)間為6 d，其中，7月10日分洪量最大，達(dá)到10.38億m3；表3為2020年運(yùn)用的鄱陽湖區(qū)185座單退圩堤所屬區(qū)域及分洪量統(tǒng)計(jì)，不同區(qū)域的單退圩堤分洪對湖口站的作用不同，分洪效果最好的是位于入江水道的單退圩堤，位于贛江尾閭和信江尾閭的單退圩堤分洪效果一般，位于入江水道、贛江尾閭和信江尾閭的單退圩堤分洪量分別為12.82億，4.23億m3和1.19億m3。

表1 2020年運(yùn)用的鄱陽湖區(qū)185座單退圩堤基本情況

表2 2020年運(yùn)用的鄱陽湖區(qū)185座單退圩堤潰決時(shí)間及分洪量統(tǒng)計(jì)

表3 2020年運(yùn)用的鄱陽湖區(qū)185座單退圩堤所屬區(qū)域及分洪量統(tǒng)計(jì)

3 一維水文水動(dòng)力數(shù)學(xué)模型

3.1 研究范圍

為了準(zhǔn)確模擬鄱陽湖與長江之間的水流交換，以及2020年洪水鄱陽湖區(qū)單退圩堤和康山蓄滯洪區(qū)分洪效果，模型范圍取為漢口-大通區(qū)間，包括鄱陽湖區(qū)及五河尾閭，其中，贛河、撫河、信河、饒河和修河五河尾閭指五河七口控制站（外洲、李家渡、梅港、渡峰坑、虎山、虬津和萬家埠）以下至鄱陽湖的區(qū)間，數(shù)學(xué)模型研究范圍見圖1。

圖1 數(shù)學(xué)模型研究范圍

3.2 邊界條件

數(shù)學(xué)模型邊界分入流邊界、水位邊界和區(qū)間入流邊界3部分。其中，入流邊界為漢口站、五河七口站（外洲、李家渡、梅港、渡峰坑、虎山、虬津和萬家埠）流量過程，區(qū)間入流邊界為鄱陽湖區(qū)產(chǎn)匯流成果，水位邊界為大通站水位過程。

3.3 產(chǎn)匯流計(jì)算方法

構(gòu)建鄱陽湖區(qū)水文模型計(jì)算湖區(qū)產(chǎn)匯流。采用昌邑、都昌、康山、星子和永修5站的降雨和蒸發(fā)數(shù)據(jù)，鄱陽湖區(qū)產(chǎn)匯流直接用降雨減去蒸發(fā)，然后乘以湖區(qū)面積；洲灘區(qū)域產(chǎn)匯流考慮一定的徑流系數(shù)，徑流系數(shù)大小根據(jù)水文水動(dòng)力模型率定成果最終確定，洲灘區(qū)域經(jīng)率定后的徑流系數(shù)為0.6。水文模型和水動(dòng)力模型的耦合方式為：水文模型的計(jì)算結(jié)果以旁側(cè)入流的方式實(shí)時(shí)匯入到一維水動(dòng)力模型中。

3.4 單退圩堤和康山蓄滯洪區(qū)的概化

鄱陽湖區(qū)單退圩堤較多，在數(shù)學(xué)模型中逐一概化工作量較大?？紤]到鄱陽湖區(qū)185座單退圩堤所屬區(qū)域、潰決后對湖口水位的作用不同，本次研究將185座單退圩堤概化為贛江尾閭、入江水道、信江尾閭、饒河尾閭和修水尾閭共5片區(qū)域，每片區(qū)域包含的單退圩堤數(shù)量見表3。不同區(qū)域的單退圩堤以水位-容積曲線的方式概化到數(shù)學(xué)模型中，每片區(qū)域的單退圩堤有一個(gè)概化點(diǎn)。其中，入江水道的單退圩堤概化點(diǎn)取為星子站，贛江尾閭概化點(diǎn)取為南昌市揚(yáng)子洲，信江尾閭概化點(diǎn)取為信江東支和西支的交匯口，饒河尾閭概化點(diǎn)取為饒河入湖口，修水尾閭概化點(diǎn)取為潦河和修水交匯口。

康山蓄滯洪區(qū)同樣以上述水位-容積曲線的方式概化到數(shù)學(xué)模型中，其最大分洪流量按照9 630 m3/s考慮，分洪口門布置在康山大堤（樁號(hào)18+000）處。

3.5 模型率定與驗(yàn)證

在實(shí)測資料中，選擇1998年3月1日至6月31日為數(shù)值模型的率定時(shí)段。由選擇1961年2月1日至7月1日為數(shù)值模型的驗(yàn)證時(shí)段。由湖區(qū)主要控制站水位率定與驗(yàn)證結(jié)果可以得出：數(shù)學(xué)模型的率定結(jié)果和驗(yàn)證結(jié)果較好，其所采用的計(jì)算參數(shù)基本合理。經(jīng)模型率定與驗(yàn)證，河道與湖區(qū)糙率在0.02～0.03之間，灘區(qū)糙率在0.03～0.05之間。

4 鄱陽湖區(qū)單退圩堤分洪作用分析

為了分析2020年洪水鄱陽湖區(qū)單退圩堤的分洪作用，選取了長江干流與鄱陽湖區(qū)一維水文水動(dòng)力數(shù)學(xué)模型，將185座單退圩堤分5片區(qū)域布置于數(shù)學(xué)模型中，估算每片區(qū)域單退圩堤7月8～13日的分洪流量（見表4），計(jì)算得出上述185座單退圩堤分洪和不分洪兩種情況下湖口站水位情況，如表5和圖2所示。

表4 鄱陽湖區(qū)185座單退圩堤潰決時(shí)間及分洪量統(tǒng)計(jì) 億m3

（1）鄱陽湖區(qū)185座單退圩堤分洪后湖口水位的計(jì)算值與實(shí)測值吻合較好，湖口最高水位計(jì)算值和實(shí)測值均于7月12日達(dá)到22.49 m。

表5 鄱陽湖區(qū)185座單退圩堤分洪前后湖口站最高水位 m

圖2 2020年鄱陽湖區(qū)單退圩堤分洪前后湖口站水位計(jì)算值與實(shí)測值對比

（2）鄱陽湖區(qū)185座單退圩堤不分洪，湖口站最高水位將于7月12日達(dá)到22.84 m，超保證水位0.34 cm，這與江西省水利廳實(shí)測成果一致；185座單退圩堤不分洪，湖口站超保證水位22.50 m的時(shí)間段為7月11～15日，持續(xù)時(shí)間5 d，這將大大增加鄱陽湖區(qū)的防洪風(fēng)險(xiǎn)。

（3）鄱陽湖區(qū)185座單退圩堤分洪后，湖口站最高水位由分洪前的22.84 m降低至22.49 m，低于保證水位1 cm，單退圩堤的分洪作用顯著。

5 采用康山蓄滯洪區(qū)分洪的作用分析

康山蓄滯洪區(qū)位于鄱陽湖東岸，上饒市余干縣城西北部，贛江南支、撫河、信江三河匯流口的尾閭?？瞪叫顪閰^(qū)蓄洪面積312.37 km2，有效蓄洪容積15.70億m3，分洪口門設(shè)在康山大堤樁號(hào)17+500～18+200之間，口門寬約700 m，設(shè)計(jì)流量9 630 m3/s，區(qū)內(nèi)轄11個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)場、59個(gè)行政村。根據(jù)《長江防御洪水方案》［2］，“預(yù)報(bào)湖口水位將達(dá)到22.50 m并繼續(xù)上漲，首先運(yùn)用鄱陽湖區(qū)的康山蓄滯洪區(qū)分蓄洪水”。2020年洪水，康山蓄滯洪區(qū)具備分洪的條件。

根據(jù)表5成果，2020年洪水期間，若185座單退圩堤不分洪，湖口站水位將于7月11日達(dá)到22.5 m并繼續(xù)上漲?？紤]采用康山蓄滯洪區(qū)分洪，分洪時(shí)間段為7月11日00：00至7月12日21：00，分洪流量9 630 m3/s。分洪后湖口站最高水位計(jì)算成果見表6，由表可以得出：采用康山蓄滯洪區(qū)分洪，分洪量為15.7億m3，分洪后湖口站最高水位22.60 m，超保證水位0.1 cm，湖口站超保證水位22.50 m的時(shí)間為7月12～14日，持續(xù)時(shí)間3 d。采用康山蓄滯洪區(qū)分洪可有效降低湖口水位，后續(xù)結(jié)合部分單退圩堤運(yùn)用，可控制湖口站水位不超過保證水位22.5 m（見圖3）。

表6 采用康山蓄滯洪區(qū)分洪和單退圩堤分洪湖口站最高水位計(jì)算 m

圖3 2020年采用康山蓄滯洪區(qū)分洪和單退圩堤分洪湖口站水位過程

6 鄱陽湖區(qū)防洪治理的思考

鄱陽湖區(qū)已初步形成了以圩堤為基礎(chǔ)和主體，配合以水庫、蓄滯洪區(qū)、河道治理工程及防洪非工程措施的防洪減災(zāi)體系［3］。2020年大洪水期間，湖區(qū)防洪工程體系發(fā)揮了重要作用，江西省水利廳先后40余次調(diào)度鄱陽湖水系干支流大中型水庫，累計(jì)攔蓄洪量18億m3，有效減輕了鄱陽湖區(qū)及長江干流湖口河段的防洪壓力。鄱陽湖區(qū)運(yùn)用185座單退圩堤，進(jìn)洪量約26.2億m3，有效降低鄱陽湖水位0.35 m。對2020年洪水康山蓄滯洪區(qū)的運(yùn)用效果進(jìn)行了分析，可有效降低湖口站水位，后續(xù)結(jié)合部分單退圩堤運(yùn)用，可控制湖口站水位不超過22.50 m。

根據(jù)2020年鄱陽湖區(qū)防洪實(shí)踐，結(jié)合對單退圩堤和蓄滯洪區(qū)分洪效果的分析，對鄱陽湖區(qū)防洪治理提出以下建議：①鄱陽湖區(qū)防洪建設(shè)應(yīng)貫徹以人為本、人與自然和諧共處的理念，按照“蓄泄兼籌、以泄為主”的治理方針，在深入研究鄱陽湖洪水特性、江湖關(guān)系變化的基礎(chǔ)上，針對2020年防汛抗洪搶險(xiǎn)救災(zāi)中暴露出的突出問題，根據(jù)“突出重點(diǎn)、分步實(shí)施、統(tǒng)籌兼顧、遠(yuǎn)近結(jié)合”的原則，加強(qiáng)完善湖區(qū)防洪工程體系建設(shè)，全面加強(qiáng)湖區(qū)圩堤工程建設(shè)，大力推進(jìn)蓄滯洪區(qū)建設(shè)，開展中小河流治理，加強(qiáng)圩區(qū)澇災(zāi)治理，研究推進(jìn)支流防洪控制性水庫建設(shè)；②緊密結(jié)合三峽工程建成運(yùn)用的作用和影響，科學(xué)合理制定控制性水庫群、蓄滯洪區(qū)、單退圩堤、涵閘泵站等防洪工程體系聯(lián)合調(diào)度方式，進(jìn)一步優(yōu)化防御洪水調(diào)度方案，針對不同區(qū)域防洪工程協(xié)調(diào)細(xì)化調(diào)度方案；③開展湖區(qū)大洪水防洪聯(lián)合調(diào)度研究，通過統(tǒng)籌安排單退圩堤、蓄滯洪區(qū)調(diào)蓄洪水，合理確定分洪時(shí)機(jī)和分洪時(shí)序，確保湖區(qū)重點(diǎn)圩堤防洪安全。

7 結(jié)論與建議

7.1 結(jié)論

（1）2020年洪水期間，鄱陽湖區(qū)185座單退圩堤分洪效果顯著。如不分洪，湖口站最高水位將達(dá)到22.84 m，超保證水位0.34 m，超保證水位的時(shí)間達(dá)5 d；分洪后湖口站最高水位控制在22.49 m，低于保證水位1 cm。

（2）2020年洪水期間，采用康山蓄滯洪區(qū)分洪湖口站最高水位由分洪前的22.84 m降低至22.60 m，超保證水位22.50 m持續(xù)時(shí)間3 d；采用康山蓄滯洪區(qū)分洪可有效降低湖口水位，后續(xù)結(jié)合部分單退圩堤運(yùn)用，可控制湖口站水位不超過保證水位22.50 m。

7.2 建議

（1）2020年洪水期間，鄱陽湖區(qū)單退民垸和康山蓄滯洪區(qū)均不分洪的情況下，湖口站水位將于7月8日達(dá)到20.50 m，9日達(dá)到21.50 m，11日達(dá)到22.50 m。建議在條件允許的情況下，統(tǒng)籌安排單退民垸、蓄滯洪區(qū)分洪，合理確定啟用時(shí)機(jī)、啟用數(shù)量和啟用順序，確保湖區(qū)重點(diǎn)圩堤的防洪安全。

（2）建議加快完善鄱陽湖區(qū)堤防、控制性水庫、蓄滯洪區(qū)、洲灘民垸、涵閘泵站等防洪工程體系建設(shè)，進(jìn)一步強(qiáng)化防洪非工程措施，進(jìn)一步優(yōu)化防御洪水調(diào)度方案，實(shí)現(xiàn)對鄱陽湖區(qū)防洪工程體系的精細(xì)化聯(lián)合調(diào)度。