湖南省沅水尾閭地區防洪減災體系探析

付曉龍

(中國電建集團中南勘測設計研究院有限公司，湖南 長沙 410014)

1 概況

沅水是洞庭湖水系四水之一，發源于貴州省東南部，全長1028km，總落差1033m，總流域面積90000km2。沅水屬長江一級支流，是長江中下游水量最大的支流，汛期水量占洞庭湖水系中湘江、資江、沅江、澧江等四水入湖總量的45%～55%。沅水徑流主要由降水形成，徑流特性與降水特性基本一致，即年內、年際分配不均，豐、枯季節流量相差較懸殊。近年來，受厄爾尼諾現象和拉尼娜現象的影響，氣候異常，洪災頻發。沅水流域1995年、1996年、1998年、1999年、2003年、2014年多次出現大洪水，給下游尾閭地區帶來了嚴重的洪澇災害。

《長江流域綜合規劃(2012—2030年)》明確了長江沿線及其支流各水庫的防洪保護任務。五強溪水電站位于沅水下游，是一座具有發電、防洪、供水和漁業開發等功能的大型水庫[1]。壩址控制集雨面積83800km2，占全流域面積的93%[2]，是洞庭湖水系中控制性能最好、控制洪量最大的水庫，對沅水尾閭地區防洪作用舉足輕重。水庫防洪高水位為108m，防洪庫容為13.6億m3，在鳳灘水庫2.8億m3防洪庫容配合下，可使沅水尾閭地區防洪標準由當時的5年一遇提高到20年一遇[3]。五強溪工程初步設計階段，大壩、閘門等樞紐建筑物，按正常蓄水位110m條件設計，為進一步挖掘五強溪水庫防洪潛力留有余地。

隨著社會經濟發展，沅水流域下游常德市區、桃源縣、漢壽縣人口，以及地區經濟均發生了較大變化，五強溪水庫防洪能力有待提高。下文在比較分析擴大五強溪水庫防洪庫容和下游堤防工程建設的基礎上，旨在對尾閭地區防洪體系建設提出合理化建議。

2 沅水尾閭地區防洪形勢及問題

沅江流域在湖南省已建大中型防洪水庫8座：托口、五強溪、蟒塘溪、鳳灘、竹園、黃石、白云、深子湖。前汛期，防洪庫容為12.60～21.45億m3；后汛期，防洪庫容為0.70～11.53億m3。8座水庫中，對沅江干流主要防洪對象起到控制作用水庫有3座：托口、五強溪和鳳灘。12個堤垸，堤防全長422km。其中，沅澧垸和沅南垸2個重點垸，堤防總長232.46km；善卷垸，堤防全長35.93km；桃源縣城區的漳江垸、潯陽垸、桃花垸、重要工業基地的陬溪垸，堤防全長65.41km；車湖垸、木塘垸、麥市垸、沙蘿垸等4個堤垸，堤防全長73.47km。蓄滯洪區主要有圍堤湖垸，蓄洪面積36.7km2，有效蓄洪總容量2.37億m3，堤防長15.13km。目前，蓄洪垸堤防均已達標。

由于水文形勢的變化，雖然洞庭湖二期治理工程已實施，但沅江尾閭洪道允許泄量未達到流域防洪規劃的遠景目標23000m3/s，本次復核的結果依舊為20000m3/s。

3 防洪體系方案擬定

沅江流域尾閭地區涉及常德市武陵區、鼎城區、桃源縣和漢壽縣，堤垸共計12個，區域內總人口226萬人，耕地188萬畝。常德市沅澧垸的武陵區與德山經開區，設防標準為100年一遇；善卷垸的城區段，設計標準50年一遇；桃源縣城區的漳江垸、潯陽垸、桃花垸、重要工業基地陬溪垸，設計標準為20年一遇。善卷垸非城區段與車湖垸、木塘垸、麥市垸、沙蘿垸，以及重點垸沅南垸的非城區段、沅澧垸的非城區段堤防，設計標準為二期治理標準，此水位標準為1949—1991年實測的最高洪水位，作為設計水位。

本次測算，在五強溪發揮防洪作用的基礎上，通過下游堤防工程建設，使下游防洪標準達到50年一遇。經洪水調節計算，得出發生50年一遇洪水時水庫最大泄量，為下游河道治理及堤防工程建設提供依據，也為平衡上游庫區移民搬遷工作和下游堤防工程建設二者之間的關系提供指導。

現狀五強溪水庫，正常蓄水位和防洪高水位均為108m，汛期為5—7月，防洪限制水位98m，現狀防洪庫容13.6億m3。為更充分地發揮工程的作用，設計過程中，考慮適當留有余地。樞紐主要建筑物，例如大壩，按正常蓄水位為110m。五強溪水庫的防洪能力，主要由五強溪水庫的防洪特征水位，即防洪高水位、汛期限制水位，以及下游尾閭洪道安全泄量等幾個因素決定。因此，根據尾閭地區的防洪要求、尾閭河道的安全泄量狀況及五強溪水庫工程實際情況，擬定五強溪水庫擴大防洪庫容研究比選方案。

各方案水庫特征水位及相應的水庫防洪庫容見表1。

表1 各方案水庫特征水位及相應防洪庫容表

4 洪水調節計算

洪水調節主要通過洪水過程線、庫容曲線和泄流曲線通過水量平衡公式計算[4]。本次洪水調節計算主要有2個目的：①提供回水計算的邊界條件；②計算各方案。為了達到尾閭地區50年一遇防洪標準時最大泄量，為下游尾閭地區堤防等河道工程措施建設提供必要的前提條件。本次按照水庫洪水調度運行方式進行洪水調節計算[5-7]，擬定的方式如下。

(1)五強溪壩址洪水達到20年一遇洪峰時，鳳灘配合五強溪水庫調度，采用對區間洪水補償并適當考慮區間洪水預報誤差的調度方式。

(2)方案1：遇50年一遇洪水時，保證五強溪壩前水位不超過108m，按洪水調節計算所得的最大泄量作為下游河道的安全泄量。

(3)方案2：遇50年一遇洪水時，保證五強溪壩前水位不超過110m，按洪水調節計算所得的最大泄量作為下游河道的安全泄量。

(4)方案3：遇50年一遇洪水時，保證五強溪壩前水位不超過112m，按洪水調節計算所得的最大泄量作為下游河道的安全泄量。

5 計算結果

對不同防洪高水位情況下的3個方案進行洪水調節計算，得出的下游河道安全泄量成果，見表2。

表2 五強溪水庫各方案洪水調節計算成果表(P=2%)

由表2可知，方案1，在五強溪水庫和鳳灘水庫聯合調度基礎上，五強溪水庫在現狀防洪高水位情況下，下游河道安全泄量提高至25500m3/s，可使下游防洪標準提高至50年一遇。該方案樞紐工程無需改造，五強溪庫區不增加新的淹沒，但下游河道堤防需抬高3m左右，實施難度較大。方案2，五強溪水庫防洪高水位抬高至110m，防洪庫容可達到17.05億m3，將下游河道安全泄量提高至23500m3/s，可使下游防洪標準提高至50年一遇。該方案樞紐工程無需改造，五強溪庫區會增加一定的淹沒，下游河道堤防需抬高1.5m左右，可實施性較大。方案3，五強溪水庫防洪高水位抬高至112m，防洪庫容可達到20.9億m3，將下游河道安全泄量提高至22000m3/s，可使下游防洪標準提高至50年一遇，該方案樞紐工程需要改造，庫區淹沒損失較大，下游堤防需抬高1m左右，實施難度較大。

6 結論與建議

由計算結果可知，方案2將防洪高水位抬高，下游通過堤防工程建設將安全泄量增加，下游防洪標準提高至50年一遇，無需進行改造，具有可行性。通過對沅水尾閭地區防洪體系整體研究，給出推薦方案，不僅對五強溪水庫擴大防洪庫容具有重要指導意義，同時為國內類似水庫防洪庫容調整提供借鑒。但由于資料有限，本文僅通過洪水調節計算確定防洪高水位和安全泄量之間的關系，定性分析了各方案的優劣。后續，若有充足資料，借助定量方法，分析淹沒損失和下游堤防工程建設費用的回水計算及移民指標調查等，進而為五強溪水庫擴大防洪庫容提供更多科學依據。