薛选世 武芸芸
2003年8月27日至10月上旬,由于渭河流域出现大范围、长时间、高强度的持续降雨,使渭河相继发生了5次洪峰,洪量之大,水位之高,持续时间之长,灾害损失之大,为历史所罕见。
洪灾成因分析
8月27日以来,受强降雨影响,渭河接连出现洪峰,发生特大洪灾:形成原因是多方面的,包括气象、水文、河道、工程等因素,主要是渭河洪水倒灌12条南山支流并造成堤防多处决口所致。内因在于南山支流堤防标准低,质量差,抗洪能力弱,外因主要是洪量大、水位高、持续时间长,加之渭河上中游地区生态恶化,水土流失严重,近年来,干旱少雨,水沙条件恶化,潼关高程居高不下,加剧了黄、渭、洛河的泥沙淤积,使渭河河床不断淤积抬高,成为地上悬河,从而引发导致各种洪捞灾害不断发生。
1. 水频发,洪量大
8月27日~10月5日,渭河接连发生了5次洪峰,最大一次洪峰为临潼站8月31日l0:00出现的5100m3/s流量的洪水,是该站有实测资料以来的第二大洪水;仅前4次洪水总量就高达35亿m3),洪水肆虐,狂桀不驯,冲决多处堤防,造成大面积淹没灾害。
2.高水位持续时间长
渭河二号洪峰咸阳站最高水位达387.86m,比历史最高水位高出0.48m。临潼站最高水位358.34m,比历史最高水位高出0.3lm。华县水文站最高水位为342.76m,比1996年的历史最高水位还高出0.51m,其他4次洪峰水位也都接近历史最高水位,特别是这场洪水高水位持续时间长达356h,华县站342m以上高水位持续时间长达82h,洪水持续浸泡大堤,险象环生。
3. 河道淤积严重,洪水演进速度慢
因河道淤积严重,比降变缓,流速减小,加之自1981年以来,渭河20多年未发生洪水,逐渐形成大面积滩地,肥沃的土壤条件致使整个咸阳测验断面杂草茂密,荆棘丛生,有的水生树木竟高达3~4m;附近居民近年来在河道内大量开垦,无序耕种,加之上游因塌岸冲刷带来的各种植物根系,致使洪水期间水流漂浮物十分严重,漂浮物覆盖水面80%左右,增加了行洪的阻力。洪水行进速度十分缓慢,从渭南到华县仅为2km/h,其中一次洪峰过境时间竟达72h。—、二、三号洪峰首尾相连,历时长达l7d之久。后仅间隔一周,又形成四号洪峰。10月5日,再次出现五号洪峰,洪水行进速度慢,持续时间长,水位居高不下,对河堤的浸泡时间长,危害大。渭河大堤被高水位长时间浸泡,造成漏洞、管涌、塌陷等险情不断。
4.渭河倒灌南山支流严重,造成堤防多处决口
渭河下游南山支流众多,皆发源于秦岭北麓,上游坡陡流急,洪水陡涨陡落,对下游防洪威胁很大,随着渭河河床的抬高,其高含沙洪水经常倒灌南山支流,形成出口段严重淤积,洪水下泄不畅,屡屡成灾。20世纪90年代以来,支流洪灾频繁,损失严重。
由于三门峡库区淤积加剧,渭河河床不断抬高,使渭河对南山支流产生顶托和倒灌,2003年出现洪峰时,12条南山支流全部发生严重倒灌,倒灌长度达3~7km,造成华县石堤河东堤、罗纹河东西两堤、方山河西堤、华阴县方山河东堤、渭南市临渭区尤孟堤等相继发生决口:淹没大片农田村庄。
5. 工程防御体系薄弱,抗洪能力差
渭河及南山支流堤防防洪标准低、质量差、不配套是造成洪涝灾害的直接原因。渭南市境内的渭河长138km,有堤防117km,当时按50年一遇标准建设,虽经5次加高,但由于泥沙淤积日益严重,防御标准不断降低,大部分堤段断面尺寸不足。现状堤防大多是在不同时期应急设防的基础上逐步加高培厚而成的,堤身质量参差不齐,筑堤土中夹有杂物、淤沙及冻土,堤身易形成孔洞、裂缝等隐患,洪水期往往发生渗水、管涌等险情。沿堤修建的灌溉排水涵洞、涵管和放淤闸等穿堤建筑物10余座,多数属群众自建,工程质量差,与大堤结合不良,成为堤防的隐患。堤顶宽度不一,凹凸不平。不少堤段有顺堤脚取土现象,形成凹槽串沟,这些沟槽在洪水发生时往往引洪人沟威胁堤防安全。“92·8”洪水后修建的渭河移民围堤长52km,防御标准仅为5年一遇洪水,防御标准低,尚无管理设施,加之渭河河势的急剧恶化,移民返迁区防洪安全难以保证。
渭南境内许多地段渭河河床高于支流下游河床,支堤与干堤承担着同样重要的防洪作用,但渭河干堤按50年一遇洪水标准修建,支堤却大多只能防御10年一遇的洪水。长期以来,渭河大堤由中央和省级水利部门投资治理,而支流堤防建设主要由地方政府承担。临渭区、华阴市、华县均为财政穷县,用于堤防建设和管理的资金少,欠账多,堤身残缺不全。近年主要投资实施对渭河下游治理,加厚加固堤防,但支流堤防只进行了重点部位的加固。
6.管理体制不顺,防洪非工程措施不完善
三门峡库区治理至今无统一的综合规划,未进行统一治理,且分属多家管理,黄河小北干流属黄委陕西河务局管理,渭河洛河属陕西省三门峡管理局管理,而南山支流则归地方管理。由于市县属吃饭财政,自身无力投资,国家、省里的投资又很少,只能在现有的基础上进行一些修修补补,始终难以从根本上进行治理。
目前防洪非工程措施主要存在水文测验基础设施差,电力、通信、交通、道路等基础设施薄弱,洪水预报预警系统建设滞后,防汛抢险料物机械严重不足,机动抢险能力差,工程管理水平落后等问题。
治理对策及措施
1.基本思路
洪水泥沙、生态环境、水资源问题是陕西省三门峡库区、特别是渭河所面临的三大问题,最根本的是泥沙问题。结合库区治理现状,围绕解决库区泥沙淤积严重和洪涝灾害频繁两大根本问题,提出治理基本思路:坚持除害与兴利结合,治理与开发并举的方针,全面规划,统筹兼顾,标本兼治,统一治理,科学治理,依法治理,综合治理。上下游、左右岸、滩区、支流统一规划,统一标准,统一实施,“拦、排、放、挖、调、保”相结合,工程措施和非工程措施并举,实行“上拦、下排、中治、调水”战略,以治理促开发,以开发促治理,达到同步治理、同步发挥综合效益之目的。迅速改变库区的生态环境,使三门峡库区变成一个山川秀美的新库区,促进人与自然的和谐,保证长治久安和社会经济的可持续发展。
上拦:一是加强流域的综合治理力度,减少流域的水土流失;积极采取生态措施,加快实施流域水土保持工程。坚定不移地实施渭、洛河上游的退耕还林还草政策,保护植被,涵养水源,减少水土流失。二是在库区上游主要干流上修建水库,拦蓄调节水沙,以减少小水大沙的洪水进入库区。
下排:改善三门峡水库运用方式,改建三门峡枢纽,增大泄流排沙能力。加强小浪底及三门峡等水库的联合调度,并采取多种途径降低潼关高程,以利于库区水沙的顺利下泄。
中治:一是挖河淤背,拓宽主槽,加大主槽过洪能力;二是加快河道整治步伐,稳定河势;三是加固培厚堤防,恢复堤防的防洪抗洪能力;四是放淤、淤灌,洗碱治渍,减少临背差;五是加强对南山支流全面治理,在部分支流上游兴建水库,下游河道进行拓宽整治,提高行洪抗洪能力;六是改造排水站,增大排涝能力。
调水:合理配置水资源,实行节约用水,科学调度黄、渭、洛河河道与水库的水量。加紧实施跨流域调水济渭工程,彻底改善黄河小北干流和渭河下游非汛期水量不足问题,确保河道不断流,最大限度的满足城乡生产生活用水需要。
2.治理对策及措施
(1)降低潼关高程
潼关高程变化的影响因素非常复杂,除了明显地受水库运用和来水来沙影响外,还受河道边界条件、高含沙洪水、小北干流与渭河洪水遭遇、洪水过程特征、洪峰及洪水历时等影响,近年来汇流区的河势对潼关高程影响也趋明显。
潼关高程作为渭河下游的侵蚀基准面,其升降直接关系到渭河下游的冲淤。因此,降低潼关高程对于缓减渭河下游的淤积、解决渭河下游防洪问题具有十分重要的意义。在近期水沙条件下,合理运用三门峡水库,实施射流清淤和东芦湾裁弯、加强河道整治,改善黄河小北干流下段河床宽浅散乱的状况,进一步理顺河势,并将渭河口入黄下移至潼关港口附近,增大河道动力比降,以改善潼关高程。远期通过黄河干流古贤水利枢纽、南水北调西线工程,对水沙实施调节,增加水量,改变水沙搭配来降低潼关高程。
(2)调整三门峡水库运用方式井进行改建
在三门峡水库合理运用和有利的来水条件下,潼关高程下降1~2m是可能的。因此有必要合理调整三门峡水库的运用方式并适当进行改建。
①非汛期运用。非汛期控制运用(运用水位315m)与全年敞泄运用相比对降低潼关高程影响不大,仅0.26m左右。当然,非汛期运用水位越高对潼关高程越不利。建议非汛期的发电水位以控制在315m以下为好,其回水淤积范围应控制在北村(距坝43km)以下。
②汛期运用。水库汛期大水时实行敞泄,利用增加的比降和汛期较大的流量,加强水库的溯源冲刷和沿程冲刷,以增强潼关——坫琦河段的河道冲刷,降低潼关高程。
③对三门峡水库进行第三次改建,增大三门峡枢纽305m高程以下泄流能力。研究表明,仅仅依靠停止目前所有机组发电,将原机组的进水管改成泄流洞来增加泄流能力,对降低潼关高程的作用是不明显的。如果通过增加泄流能力来改善潼关高程,建议应在300m以下大幅度增加泄流能力,效果更好:目前,三门峡抠纽在305m高程以下的泄流能力只有4900m3/s,既增加了水库滞洪的概率,减弱了溯源冲刷的能力,又不适应潼关洪水峰高量小、历时短的特点,必然会加大库区的淤积:建议对三门峡库区进行第三次改建,将枢纽泄流规模增大为高程305m时泄量6000m3/s,315m以下泄洪量增加到15000m3/s。
(3)加大库区河道疏浚力度
在库区河道淤积过程中出现的宽浅河库和变道,已经对潼关高程的降低产生了不利的影响,必须加大力度及早进行整治疏浚。一是对库区河道裁弯取直;二是实施百船拖淤计划,疏浚主河槽;在潼关——坫琦之间和黄河、渭河汇流区附近,采用机械挖泥来降低潼关高程。三是在黄河小北干流河段实施放淤措施,并将渭河下游的上涨渡大桥和大华公路大桥改建为“一跨过”式敞流桥,以消除阻水影响。
(4)整治渭河下游河道,增大河道泄洪能力,减少河道淤积渭河下游河道整治的目的是固定中水河槽、固定主槽,增加河道泄洪排沙能力,减缓河道淤积。对渭河下游河道来说,选定合理的整治要素如整治流量、整治河宽、弯曲半径等都十分重要:选定的整治流量和整治河宽较小时,整治以后影响河槽的过洪能力,达不到河道整治目的;选定的整治流量和整治河宽过大,则整治工程对河势的控制能力减小,同样达不到河道整治的目的。近年华县站出现频率最高的流量级为1000~2000m3/s,洪峰出现次数最多的是洪峰流量小于1500m3/s的洪水,其次是1500~2000m3/s的洪水。考虑到渭河上游干支流水利、水保工程建设,采用2500m3/s作为渭河下游的整治流量是值得研究的。在治导线的规划上,主要是要按照因势利导的原则进行,要适应现有河道的状况,不宜轻易改变主河道和废弃已有险工、护岸工程。照搬游荡河段的办法,用长丁坝挑流来调整河势,对于河槽较窄、滩槽高差较大的渭河下游河道来说未必能达到预期的目的。
(5)加强水土保持工程建设,搞好堤防淤背
近年来.随着水利、水保工程的建设,对减少来沙已取得了一定的效果,今后应继续大力发展水利、水保工作,调节渭河来水来沙,为泪河下游的治理创造一个良好的条件。特别要加强泾河、北洛河上中游地区水土流失治理区的水土保持生态建设,应统一规划,有计划、有步骤的实施,并结合堤防加固,利用河道泥沙淤积背河滩区、改造二华夹槽。
(6)抓紧进行北洛河尾闾河段人工改道
北洛河高含沙洪水来沙对渭河尾闾河段有至关重要的影响,在某种条件下,如1967年8月的洪水,北洛河的高含沙洪水在北洛河入渭河段造成8.8km河段淤堵断流。因此,必须控制北洛河来沙,把洛河入渭改为洛河直接入黄,历史上曾出现过北洛河流入黄河北干流的情况。北洛河自东马向东,于雨林工程、牛毛湾工程之间的十间房附近并入黄河,新的流路较现北洛河流路的长度缩短近1/3,可完全消除了北洛河来沙对渭河尾闾的威胁,应抓紧进行可行性研究。
(7)加强黄、渭、洛三河汇流区的治理,理顺流路,控制黄河西倒夺渭黄、渭、洛三河汇流区的治理主要是理顺流路,控制黄河干流西倒夺泪。由于汇流区河段黄河主流西倒,致使渭河口不断上提,特别是近10年以来,潼关高程持续抬升且居高不下,使汇流区的河势进一步恶化,泥沙淤积更加严重。汇流区河势的进一步恶化和泥沙淤积的加重,减弱了黄河洪水和渭河洪水对潼关河床的冲刷作用,对潼关高程的下降是不利的。因此,有效地控制黄河摆动,防止黄河继续西倒已成为控制汇流区河势继续恶化的燃眉之急,应在汇流区加强工程统一规划,统一治理,合理布设工程,避免两岸各行其是,将渭河口入黄控制在港口附近。一方面,使渭河出刚匝畅,受黄河顶托程度减小;另一方面,使渭河侵蚀基准面下降,渭河尾闾河段比降增大,主槽过洪能力增加,降低华县站同流量的洪水位,减轻了渭河的防洪压力。
(8)适时调水调沙
近10多年来,造成渭河下游河道严重淤积的因素除潼关高程居高不下外,来水减少和小流量高含沙量洪水增加也是不可忽视的因素。因此,有必要对天然来水进行调节。近期可在泾河修建东庄水库,调节泾河高含沙小洪水,改善渭河下游水沙搭配,冲刷渭河下游,减少河道淤积。远期可考虑引进客水冲刷渭河下游,如引洮济渭、引江入渭等,保证输沙用水。
(9)加速南山支流治理
南山支流来水含沙量小,对挟带较高含沙量的渭河来水具有稀释作用,还有利于渭河尾间河段的冲刷。南山支流的主要问题是堤防单薄,防洪能力低,出口受渭河滩地淤积的影响,排水不畅,且易受渭河洪水倒灌的影响。南山支流的治理除了修建支流工程外,应当整治河道,加固堤防,特别是尾间河段的堤防,做到泄洪入谓通畅,减少渭河洪水对支流顶托倒灌的影响。
(10)进一步完善防洪非工程措施建设,提高科学防汛水平
防洪非工程措施建设是一项系统工程,具有举足轻重的作用,要制订完善防洪抢险预案,建立应急抢险救灾机制,解决好灾民的衣、食、住,建设好机械化机动抢险专业队,储备足够数量的防汛抢险救灾料物,加强抢险技术培训,提高防汛抢险人员素质和抢险技术水平,增强实战能力,切实做好巡堤查险工作,加强电力、道路、通信等基础设施建设,构建现代化的指挥决策支持系统,实行统一指挥,科学调度,不断研制采用防汛新技术、新器具、新结构、新材料,进一步完善防汛责任体系,推行防汛督察制和责任追究制,确保防汛抢险工作顺利进行。
(作者单位:黄河小北干流陕西河务局)
责任编辑 李计初