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分洪工程

将超过河道安全泄量的洪水分走或进行滞蓄,以减轻洪水对原河道两岸防护区的威胁,减免洪水灾害,所采取的措施。分洪工程是防洪体系中的重要组成部分。分洪工程种类按照自然条件和防洪要求有不同的布局方式:分洪直接入海、或入邻近河流、湖泊;绕过狭窄河道或防护区,返回原河道;分入洼地或预定的分洪区,经滞蓄调节错峰后退回原河道;另开一段溢洪道减少来汇支流的洪水

将超过河道安全泄量的洪水分走或进行滞蓄,以减轻洪水对原河道两岸防护区的威胁,减免洪水灾害,所采取的措施。分洪工程是防洪体系中的重要组成部分。

分洪工程种类

按照自然条件和防洪要求有不同的布局方式:分洪直接入海、或入邻近河流、湖泊;绕过狭窄河道或防护区,返回原河道;分入洼地或预定的分洪区,经滞蓄调节错峰后退回原河道;另开一段溢洪道减少来汇支流的洪水,绕过保护区再汇入主河道等。

分洪工程组成

分洪工程一般包括进洪设施、分洪道、分洪区,避洪安全设施和泄洪排水设施。

进洪设施 分为有控制、半控制和临时扒口三种。①有控制的。在堤的一侧设分洪闸,当洪水大于河道的安全流量时,开闸分洪,分泄过量的洪水,洪水降落到安全流量以下时,关闸,运用灵活,分流准确可靠;②半控制的。在进洪口处修建溢洪堰或滚水坝,待水涨至分洪水位时,可漫溢分洪,当洪水降到一定水位时,则停止分流;③临时扒口或自溃堤坝。一般多在分洪口处设较低的堤(坝)漫溢自溃或临时破口分洪。为防止口门过分扩宽和冲深,事先用石料或软料在计划口门两侧和底部进行裹护,以控制分洪流量。这种分洪设施的型式,分洪流量不易掌握,只有在分洪机遇小、河道水位日涨率较小,为节约投资时而采用。分洪建筑物的位置应选在保护区的上游,并根据地形、地质和水流流势及工程量、施工、管理运用等条件综合比较择优选定。尽可能把分洪建筑物设在河岸比较稳定的弯道凹岸或直线段,凸岸和重要险工处一般不宜修建。为使水流通过建筑物时比较顺畅,避免水流改变方向,发生不利流态影响进洪流量或危及建筑物的安全。大型闸工设计除进行水力学计算外并结合模型试验确定,以达到经济可靠。在多泥沙的河流上还要充分考虑由于河道的冲淤引起水位和河势变化对分洪的影响。

分洪道 又称减河、在河岸一侧选定适当地点,利用天然河道、或开挖新河,并两侧筑堤,将超过河道所能容纳的洪水分泄入海、入分洪区或其它河流,也可绕过保护区再返回原河道。分洪道的布置一般分为:①直接分洪入海。在近海排洪不畅,泄洪能力不足的河段,开辟分洪道,把超过河道安全泄量的洪水直接分泄入海或分洪区。如中国河北省的海河下游滨海地区,开辟独流减河分流入渤海(见图 1);以后又相继建成四女寺,马厂、捷地等减河,和漳卫新河、永定新河等。

在美国密西西比河下游的阿特察法拉亚分洪道(A techafalaya floodw ay)设计分 洪流量34500米 3/秒 和新奥尔 良(N ew O rleans)上 游40公里处修建的邦尼卡 雷 溢洪道(B onnet C arte spill-w ay),设计分洪流量 7100 米3/秒直接入海。②分洪入其它河流。当两条河流邻近洪水出现不相遭遇时,在河段的保护区上游建闸,经分洪道排入其它河流,如中国汉江杜家台分洪工程(见图2),滁河马叉河分洪道工程等。其中汉江杜家台分洪工程,进洪闸设计流量4000米3/秒,闸下修筑有长21公里,平均宽800米的分洪道,两侧堤防高6米,洪水经蓄洪区调蓄后根据长江水位,可经泄洪闸泄入长江。③分洪复归原河道。当某一河段河道、排洪能力与其上下不相应,采取其他措施有困难时,可将超过安全泄量的洪水,通过分洪道绕过卡口河段保护区,再回归原河道,如美国密西西比河中游比尔茨角—新 马德里(T he B irds point N ew M adrid)河段的马德里分洪道,下游的河道狭窄难以通过设计洪水,为保证开罗(C airo)的安全和减轻洪水对保护区的威胁。在河的右岸河堤外约8公里修建堤防,两堤之间作为分洪道,设计分洪 1560 0米3/秒。分洪水流经自溃堤漫流入分洪道,在新马德里上游回原河道。

图1 海河下游直接分洪入海示意图

分洪道线路,应按照地形、地质、洪水流向以及社会经济情况等因素,选定分洪道堤线,堤线要大致与河流平行,在靠溜处采用块石护岸、护坡、护堤脚等措施加以防护。

分洪区 利用湖泊、洼地及修筑围堤或利用老的圩垸加高加固,以滞蓄洪水的区域。①分洪区的选择。在有条件的地方,最好选在人口稀少荒芜地区或不宜种植的盐碱地或湖泊,并作围堤,以限制洪水蔓延,增加滞蓄能力。但在中国,由于平原区人口稠密,荒地少,有时不得不选用有相当数量的人口与耕地的低洼地带修建为分洪区。中国在长江中下游已先后开辟荆江分洪区、洪湖、西凉湖、华阳河等蓄洪区;淮河兴建蒙洼、城西湖、城东湖等分洪区;黄河下游建成东平湖、北金堤分洪区;海河下游有宁晋泊、白洋淀、分洪区、东淀等分洪蓄洪区。②分洪区的布置。分洪区一般位于河流一侧,进口、出口修建泄水闸,周围修建围堤,区内修建各种避洪设施和排水系统。淮河蒙洼分洪区,工程布置如图3。③分洪区围堤(坝),沿着分洪区的边缘修筑围堤(坝),把洪水约束在规定范围内,围堤线应尽量沿分洪区较高地带修筑。

分洪区排水 分洪区一般建有排水泄洪闸,排水站等设施,排水设施选在分洪区的较低处,以利排泄。排水方式采用自流排水或抽水、排水两种办法配合运用

避洪安全设施 为分洪时保障分洪区人民生命财产安全,采取的安全设施。避洪设施一般有如下几种:①通信、警报。在分洪区建设通信、警报网,传达洪水预报、分洪警报、以及发布指挥有关转移命令等。②桥梁和道路,按照迁安计划布置公路和桥梁。干支线分别通往各主要村镇和安全台区,确保风雨无阻。③安全台,亦称避水台或村台,它的构筑,设计和有关内容基本一样。但在应用上,有的是当作中转站,供分洪时区内移民暂时停留,然后组织转移;有的则是永久性的安全台,供居民常住和临时转移,安全台选择在分洪区地势较高,浅水区或圩堤两侧构成堤身的一部分就地取土筑成。台点的分布既考虑区内居民原分布情况,同时考虑内外水位及风浪与安全台内外水流对台基安危的影响等,并要求交通方便,供应便利。临时中转台,房屋可以少建,临时提供帐蓬,及其他临时性设施,要求对外交通方便;台面大小按规划转移人口而定。永久性村台,主要是建设永久性的房屋,及部分临时房屋以及生活活动场所、仓库建设、牲畜养殖、公用设施、学校、卫生所等。④安全区、属于永久性的工程,选择地势较高,靠近分洪区围堤人口比较集中的村镇、居民点或者规划分洪区时作为永久性集中安置的移民点,加作围堤、形成封闭圈,要求与干堤基本相同,必要时加强防护以保证安全。安全区面积,不仅考虑现状,还要考虑发展的可能、有条件的要包括部分生产面积,如蔬菜及其他经济作物生产用地,及一些公共建设,如学校、医院、仓库、机关、工厂和内外交通;还有排水设施及必要的灌溉设施;并为分洪临时转移,准备必要的条件等。⑤避水楼房,房屋必须避开行洪急流区顶冲点。建筑应是耐水防冲的高层楼房,其安全层在分洪区设计水位加风浪超高以上,分洪时,居民搬至安全层居住,并把主要物资搬到楼上,尽量减少损失。⑥船只与救生设备,在平原湖区、船只平时作运输、分洪时作临时转移之用;特别紧急情况时,编制木竹排自救,或投放救生衣和救生圈进行临时抢救等。

图2 汉江杜家台分洪工程示意图

图3 蒙洼分洪工程示意图

各种避洪设施的修建配备,除通讯、警报、道路、桥梁,要因地制宜设置外,其他如安全台、安全区、避水楼房等,则要根据不同情况研究选定。船只避洪主要是为了抢救来不及转移的居民,一般多为临时调集的船舶,在各分洪区都要有这方面的准备。在中国分洪区内,因大部居民仍居住在区内,从事正常的农、副业生产活动,为了保障居民安全,除国家投资或补助修建避洪安全设施外,每年汛期一般由当地政府专门机构汛前拟定迁安计划,以利分洪时适时转移运用。

分洪工程运用

根据江河分洪运用的经验,为准确及时分洪运用,都以控制站洪水位为准进行运用。若为多项工程联合运用,则应根据洪水大小,洪水组成,运用的安全性和经济损失程度等条件,统筹兼顾,权衡利弊,选定各工程的运用方式和程序。并随时根据水情变化调整分洪流量,若遇更大洪水需增加分洪量时,应选择适当地点,临时扒口分洪,以满足分蓄洪的要求,分洪区最高洪水位主要应根据设计标准而定,一般分洪区,进口分洪水流与区内水体直接衔接,则根据分进的洪水量,加上底水,从分洪区的水位容积关系曲线,求出最高滞蓄洪水位。

泄洪

分洪区根据主要河道洪水下降情况,应适时开启泄水闸,尽快将分入的洪水量排出,以利恢复生产和重建家园,或者为后续洪水提供滞蓄库容积。分洪区应根据自然条件和防洪与兴利要求,其运用方式可分为滞洪与蓄洪两种,一般的分洪区滞蓄两者兼有,即在分洪运用到达设计蓄洪水位前,则为蓄洪,当超过设计蓄洪水位时,采用“上吞下吐”的运用方式,则为滞洪或行洪的运用方式。在上中游有水库的情况,应考虑进行统一联合调度运用,以取得更优的经济效益。

分洪运用时,主河道水面线的变化是:在分洪口以上呈降水曲线,比降变大河道可能发生冲刷;分洪口以下,则有普遍降低洪水位的效果;若分出的洪水绕过保护区复归原河道,当回入的位置距被保护河段很远,回水影响可略而不计;当回入的位置距被保护河段很近时,往往使分洪口上游来水受到回水顶托影响,部分河段水位被壅高,分洪作用将相应减小。

分洪作为防洪重要措施之一,早为世界各国普遍采用。随着社会经济的发展和人口增多,分洪损失也越来越大。要进一步研究在短时间内转移大量居民并减少财产损失的途径和方法,以及分洪区的建设、管理、淹没损失补偿措施和有关规定。