四水尾闾分蓄洪布局调整浅析

李 觅，谢怀斌，刘瑞芳

（1.湖南省水利水电勘测设计规划研究总院有限公司，湖南 长沙 410007；
2.隆回县水文局，湖南 邵阳 422200；
3.邵阳县水文局，湖南 邵阳 422100）

20世纪90年代末，洞庭湖湘、资、沅、澧四水尾闾地区频繁发生洪涝灾害，特别是1991年、1995年、1996年、1998年，主要原因是堤防防洪能力低、河段泥沙淤积、阻水建筑物多等导致的河道过洪能力降低。从事洞庭湖治理相关的专家由此提出了增加上游水库调蓄、加强加固堤防、疏浚河道以及加强国家蓄滞洪区建设等防洪减灾措施[1～4]。

而随着三峡及其上游控制性水库陆续建成，洪水期间三口分流减少，洞庭湖入湖水量减少，洞庭湖及受湖泊水位顶托影响的四水尾闾防洪情势有所变化，区内超额洪量及时空分布亦随之变化。再者，随着地区社会经济发展，四水尾闾部分一般垸（省级防洪预案确定的分蓄洪堤垸）已成为城市规划范围和工业园区，一旦遭遇洪水启用进行分洪对区域的社会经济将会造成巨大影响。在这种形势下，通过四水尾闾地区的洪水分析，有针对性地对四水尾闾地区分蓄洪布局调整进行研究，对今后四水尾闾防洪、综合治理及经济社会发展布局均具有重要意义。

本次研究主要涉及四水尾闾地区包括湘江湘潭至湘阴112 km、资水桃江至南洞庭湖68.5 km、沅水桃源至目平湖105 km、澧水石门至七里湖92 km的河段及两岸堤防保护的区域，其区域防洪任务主要由河道两岸堤防和蓄滞洪区共同承担[5]。本文以协调区域防洪安全和地区社会经济发展的矛盾关系为目的，对四水尾闾分蓄洪布局的调整进行初步探讨。

超额洪量是指超过河道、湖泊安全下泄能力的洪水量。四水尾闾汛期主要靠两岸堤防约束洪水，之后汇入洞庭湖，河道超额洪量需通过蓄滞洪区分洪以保证堤防及保护区安全。本文首先对四水尾闾地区河道的超额洪量进行计算分析。

1.1 防洪标准

根据《长江流域防洪规划》，洞庭湖区总体的洪水防御对象为1954年洪水，在发生1954年洪水时，保证重点保护地区的防洪安全，湘江、资水、沅江、澧水总体防洪标准为20年一遇，其中地级城市防洪标准为50年一遇，县级城市防洪标准为20年一遇[6]。

根据水利部水规计〔1994〕183号文《关于报送湖南省洞庭湖区1994—2000年防洪治涝规划报告（近期治理第二期工程）审查意见的函》以及水规计〔1998〕166号文《关于<洞庭湖区综合治理近期规划报告>的批复》，洞庭湖区堤防设计水位东、南洞庭湖及藕池河系仍按1954年实测最高洪水位确定，西洞庭湖及淞滋、太平水系以解放以来至1991年实测最高洪水位确定[7]。

湘、资、沅、澧四水尾闾涉及有烂泥湖大圈、长春垸、沅南垸、沅澧垸、松澧大圈多个重点垸，覆盖长沙、益阳、常德3个地级市及湘阴、汉寿、澧县、津市等多个县市区。经过重点垸堤防加固工程（二期）和城市防洪工程建设后，重点垸堤防已达洞庭湖二期治理设计标准，部分城区堤防已达城市防洪设计标准。

1.2 超额洪量分布

本文采用水动力学方法来计算区域超额洪量[8]，利用MIKE11软件分别建立四水尾闾河段的一维河道模型。计算范围为从上游控制性站点（湘潭、桃江、桃源和石门）至下游河道出口，上游边界采用20年一遇设计洪水，下游边界为相应湖泊堤防设计水位，以保证四水尾闾重点垸和重要城镇的安全。经上游水库调洪后的设计洪水过程如图1所示。

图1 四水尾闾20年一遇洪水过程线

根据模型计算结果，湘水长沙（控制水位36.81 m）附近的超额洪量为0.585亿m3；
资水益阳（控制水位36.96 m）附近为0.441亿m3；
澧水津市（控制水位41.91 m）附近为2.95亿m3；
沅水常德（控制水位39.68 m）附近无超额洪量。

2.1 分蓄洪计算方案

当湘、资、沅、澧四水或组合发生非常洪水时，除24个国家级蓄洪垸外，湖南省另设23个一般垸作为省级蓄洪备用垸共同启用（四水尾闾地区共20个），以确保洞庭湖区重点烷、重要城镇和重要交通干线的安全[详见《湖南省洞庭湖区防御洪水方案》（湘防〔2016〕45号）]。将此作为四水尾闾蓄滞洪区启用依据，制定分蓄洪计算方案如表1所示（方案1～6）。

表1 四水尾闾分蓄洪计算方案表

由四水尾闾分蓄洪堤垸的基本情况（表2）可知：湘水尾闾的苏蓼垸、翻身垸现居住人口较多，洋沙湖垸已开发为旅游度假区；
资水尾闾新桥河上垸、花果山垸人口较多，牛潭河垸内规划有工业园；
沅水尾闾的车湖垸和陬溪垸内规划有省级工业园；
澧水的阳由垸部分已成为津市市区，新洲上垸内规划有工业园，这些分蓄洪堤垸若进行分蓄洪，将会给当地经济造成很大损失。考虑不开启以上分蓄洪堤垸进行分蓄洪，四水尾闾超额洪量由其他堤垸分担的可能性，设置了分蓄洪计算方案7～9（表1）。由于沅水尾闾常德附近无超额洪量，应对上游20年一遇设计洪水不需进行分蓄洪，因此不设置相应分蓄洪计算方案。

表2 四水尾闾分蓄洪堤垸基本情况表

2.2 分蓄洪效果计算

当四水尾闾地区遭遇20年一遇设计洪水，尾闾控制站达到控制水位（分蓄洪水位）时通过分蓄洪堤垸进行分蓄洪，各方案的计算结果如下：

1）湘水尾闾（图2）：不分洪条件下，经计算长沙最高洪水位为37.02 m，高于控制水位0.21 m。当长沙水位达到36.81 m，启用分蓄洪堤垸进行分洪：方案2（全部开启）分洪总量7.04亿m3，长沙最高水位36.84 m，较不分洪条件水位下降0.18 m；
方案1（不开启城西垸）分洪总量2.53亿m3，长沙最高水位36.89 m，与方案2相比，不开启城西垸蓄洪使长沙最高水位升高0.05 m；
方案7（不开启苏蓼垸、翻身垸和洋沙湖垸）分洪总量5.23亿m3，长沙最高水位36.94 m，与方案2相比，分蓄洪后长沙最高水位升高0.10 m，与方案1相比则升高0.05 m。

图2 湘水尾闾各分蓄洪方案下长沙水位过程线

2）资水尾闾（图3）：不分洪条件下，经计算益阳最高洪水位为37.71 m，高于控制水位0.75 m。当益阳水位达到36.96 m，启用分蓄洪堤垸进行分洪：方案4（全部开启）分洪总量7.51亿m3，益阳最高洪水位36.96 m，较不分洪条件水位下降0.75 m，分蓄洪后益阳水位低于控制水位；
方案3（不开启民主垸）分洪总量0.73亿m3，益阳最高洪水位37.02 m，与方案4相比，不开启民主垸蓄洪使益阳最高水位升高0.06 m；
方案8（不开启新桥河上垸、花果山垸和牛潭河垸）分洪总量为7.30亿m3，益阳最高水位36.96 m，分蓄洪后益阳水位低于控制水位，分蓄洪效果与方案4相同，好于方案3。

图3 资水尾闾各分蓄洪方案下益阳水位过程线

3）澧水尾闾（图4）：不分洪条件下，经计算津市最高洪水位为43.16 m，高于控制水位1.25 m。当津市水位达到41.91 m，启用分蓄洪堤垸进行分洪：方案6（全部开启）分洪总量8.08亿m3，津市最高水位42.01 m，较不分洪条件水位下降1.15 m；
方案5（不开启新洲下垸、阳由垸、新洲上垸和九垸）分洪总量3.92亿m3，津市最高水位42.39 m，与方案6相比，不开启新洲下垸、阳由垸、新洲上垸和九垸蓄洪使津市最高水位升高0.38 m；
方案9（不开启阳由垸和新洲上垸）分洪总量7.21亿m3，津市最高水位42.21 m，与方案6相比，分蓄洪后津市最高水位升高0.20 m，与方案5相比则降低0.18 m。

图4 澧水尾闾各分蓄洪方案下津市水位过程线

2.3 分蓄洪垸调整分析

根据各方案计算的分蓄洪效果，对四水尾闾分蓄洪垸调整初步探讨如下：

1）湘水尾闾（图2）：3个计算方案（方案1、2和7）中，虽分蓄洪总量远大于超额洪量，但分蓄洪后长沙水位仍高于控制水位，主要原因在于分蓄洪堤垸均位于长沙下游，分蓄洪过程不能有效分担长沙附近的超额洪量，对长沙水位降低作用有限。对比方案2和方案7，启用苏蓼垸、翻身垸和洋沙湖垸分蓄洪仅能降低长沙水位0.10 m，分蓄洪效果并不理想，且分蓄洪需转移的人口众多、淹没造成的损失较大，因此，建议对该三处分蓄洪垸进行调整，可将其作为分蓄洪保留区，降低启用频率。目前湘水尾闾的分蓄洪堤垸还不能有效解决20年一遇设计洪水条件下长沙附近的超额洪量，若要缓解长沙的防洪压力，可考虑在长沙附近或上游增设分蓄洪区。

2）资水尾闾（图3）：根据方案4和方案8的计算结果，分蓄洪后益阳水位始终低于控制水位，资水尾闾分蓄洪堤垸能够承担益阳附近的超额洪量，分蓄洪效果良好。目前新桥河上垸和花果山垸内居住的人口较多，分蓄洪需转移人口较多；
牛潭河垸规划建设为省级工业园区，淹没造成的经济损失较大，且不启用这三垸分蓄洪已能够应对20年一遇设计洪水，因此建议将新桥河上垸、花果山垸和牛潭河垸调整为分蓄洪保留区。

3）沅水尾闾：依靠沅水尾闾现有堤防，不开启分蓄洪堤垸能够应对20年一遇设计洪水。目前车湖垸和陬溪垸规划建设为省级工业园区，分蓄洪带来的淹没损失较大，因此建议将车湖垸和陬溪垸调整为分蓄洪保留区。

4）澧水尾闾（图4）：根据方案5、6和方案9的计算结果，澧水尾闾启用分蓄洪堤垸对津市水位降低作用显著，但分蓄洪后津市水位仍高于控制水位，分蓄洪堤垸不能完全承担津市附近的超额洪量。对比方案6和方案9，启用阳由垸和新洲上垸分蓄洪仅能降低津市水位0.20 m，对津市水位降低效果有限。目前阳由垸部分已成为津市的市区，社会经济发展迅速，新洲上垸规划建设为工业园区，若进行分蓄洪，人口转移较多，分蓄洪淹没损失较大。综合考虑，建议对澧水尾闾的分蓄洪布局进行调整，取消阳由垸的蓄滞洪区功能，将新洲上垸调整为分蓄洪保留区，并在津市附近或上游增加分蓄洪区，以分担津市附近的超额洪量。

通过计算分析可知，在20年一遇洪水条件下，四水尾闾面临的防洪压力依然严峻。现状情况下，湘水尾闾、澧水尾闾的分蓄洪堤垸还不能完全承担长沙、津市附近的超额洪量，需在长沙和津市附近或上游增设分蓄洪区；
资水尾闾、沅水尾闾的分蓄洪堤垸基本能够承担益阳、常德附近的超额洪量。此外，随着分蓄洪垸所在区域经济社会的发展，土地利用方式的改变，与区域防洪布局的矛盾已经开始凸显，因此，四水尾闾地区分蓄洪区需做出相应调整，以解决区域经济发展需求和防洪安全之间存在的问题。