王 斌，韩晓维，刘 云

（浙江省水利河口研究院，浙江 杭州 310020）

1 问题的提出

在沿海丘陵及平原地区，大部分干流河道兼具上洪下潮的孕灾机理，即流域上游地势高、落差大，洪水汇集时间较短，中下游为广袤平原，地势平坦、落差小，易受外海潮水顶托，不利于洪水排泄[1]。为提高区域防洪能力，各条河流均结合自身特点制定相应的洪涝治理对策，如长江在20世纪就制定了“蓄泄兼筹，以泄为主”和“上蓄下疏，标本兼治”的综合治理方针指导[2]，浙江省的浦阳江一直贯彻着“上蓄、中分、下排”的治理理念[3]，鳌江也按照“上蓄、中疏、下排、外挡”的治理思路积极开展规划建设[4]。具体落实到工程可进一步归纳为上游建库削峰[5]，中下游筑堤固防、裁弯取直、分洪引流、河道拓宽疏浚等达到扩排目的[6-8]，河口则通过建闸以防止潮水顶托及上溯，降低风暴潮等灾害影响[9-10]。潮流界是感潮河道涨潮流上溯的最远区域，洪水期同时受上游洪水过境及下游潮水顶托影响，是防洪能力薄弱、洪涝灾害最为严重的区域之一[11-12]。该区域一般隶属河道中段或中下游，常以分洪、疏浚、裁弯、拓堤等方式开展整治，部分工程甚至开展多措并举的综合整治方案，但由于该区域上下游边界及水动力条件复杂，土地城镇等限制因素众多，若整治目标不清晰，对建设条件预判不足，往往难以达到预期效果[13]。

文章以鳌江干流水头段防洪治理工程为例[14]，通过物理模型及平面二维数学模型，对工程的总体效果及各单项整治措施开展分析。该工程地处鳌江干流中部，为鳌江感潮河段的潮流界区域，建设内容包括河道拓宽、筑堤、疏浚、裁弯、分洪、建闸、切滩等多个措施，整治任务艰巨，建设条件复杂，前期论证时，有必要进一步厘清各单项工程的贡献，分析工程的总体效益，为下阶段可行性决策及建设时序优化等提供依据，研究成果也可为类似的潮流界区域防洪整治提供借鉴。

2 河道现状及整治方案

2.1 河道现状

鳌江自西向东流经水头镇区，于龙岩处分南北两汊，至小南桥处汇合，潮流界位于麻园大桥附近。其中南汊现为鳌江干流，河宽50 ~ 80 m；北汊穿越镇区，河宽20 ~ 40 m，中段另有凤卧溪汇入。受两岸建筑物及河道地形、水系等影响，鳌江干流水头段防洪能力严重不足，河道现状过流能力不到500 m3/s，再加上下游潮水顶托及支流凤卧溪来流影响，洪水期镇区高水不退，实际达到了1 a多遇的洪涝现状，严重制约了当地社会经济的进一步发展。

2.2 治理方案

为提升水头段防洪能力，鳌江干流水头段防洪治理工程提出，将西北侧的凤卧溪洪水通过分洪隧洞直接西排进入鳌江干流主河道中，即支流客水不再入城，而鳌江干流水头段（南汊至显桥水闸）则实施拓宽疏浚、裁弯取直及筑堤固防等河道整治措施，旨在提高河道的行洪能力，实现“北分南挡”的防洪格局。

其次，规划提出治理工程将分为近期及远期2个阶段，近期包含凤卧溪分洪工程、裁弯取直、以及干流段河道疏浚拓宽等措施，实施后水头镇区的防洪标准从现状的不足2 a一遇提高至10 a一遇；远期是在近期整治的基础上，考虑拓宽疏浚后的泥沙回淤、小南段右岸建堤以及南湖分洪工程等河道自然演变及相关规划工程，实施后防洪标准可达20 a一遇，布置见图1。

图1 治理工程布置图

3 研究方法及洪潮组合

3.1 研究方法

研究采用大范围平面二维数学模型与河工物理模型相结合的方法开展，其中数模的主体功能是为物模提供边界，并作相互印证；物模平面比尺1:160，垂直比尺1:80，变率2，上边界至埭头水文站以上1.0 km（其下1.2 km建有蒲潭墙堰，顶高程约11.00 m，中小洪水时呈跌流流态），下游则至显桥以下2.0 km，涵盖南湖分洪工程出口位置，模型模拟干流总长约15.5 km（见图2）。

模型采用2009年“莫拉克”台风及2013年“菲特”台风期间洪水的洪痕及水文站实测资料进行验证，边界均采用非恒定流控制。其中“莫拉克”台风期间洪水洪峰流量2 630 m3/s，相当于现状10 a一遇洪水，“菲特”的洪峰流量较小，约1 458 m3/s。经验证，各测站最高洪水位及洪水位过程线均与实测资料吻合较好，最高洪水位误差在0.20 m以内的验证点占80%以上，误差在0.10 m以内的占50%以上，验证见图3。

图2 物理模型及数学模型图

3.2 洪潮组合

鳌江为独流入海河道，受洪潮共同控制，通过对鳌江干流埭头站洪水及下游高潮位的相关性统计分析，认为埭头站2 a一遇以上暴雨雨峰与鳌江站高潮位碰头的概率较大。结合工程河段现状及流域整体防洪规划，上游洪水考虑埭头10 a一遇洪水洪峰流量，下边界潮位则采用鳌江站多年平均偏不利潮型，相当于2 ~ 5 a一遇高潮位。洪潮组合见图4。

图3 “莫拉克”台风期间洪水位验证图

图4 设计工况10 a一遇洪潮组合过程线图

4 效益分析

4.1 措施组合

根据规划思路及分析中发现的问题，将整治措施分为凤卧溪分洪工程、裁弯取直、鳌江干流拓宽疏浚、河道行洪卡口断面破除、近期实施后的沿程泥沙回淤后、小南段右岸河道建堤、南湖分洪工程实施等7个单项，并开展8组工况的最高洪水位降低效果分析，以判别各治理措施或演变对工程整体效益的贡献情况，为项目决策及建设时序等提供技术依据。其中组次6为近期最终方案，组合见表1。

表1 各方案整治措施一览表

4.2 近期效益分析

结果见表2及图5，分析表明：

（1）工程实施后，鳌江干流蒲潭墙堰至小南桥段（镇区段）水位降低明显，最大降幅达0.89 m，能够有效降低镇区外围堤防及村庄的防洪压力。

（2）小南桥以下河段洪水位降幅甚微，究其原因一是工程河段处于鳌江感潮河段，下游高潮位顶托是导致其高水不退的主体原因；二是下游青岙村附近存在行洪卡口断面，将该断面约200 m的过水卡口面积拓宽40%左右后（破卡口），小南桥以上河段的最高洪水位还能降低0.10 ~ 0.17 m。

（3）从单项工程影响分析可以看出，凤卧溪分洪工程实施后，支流客水由穿镇而过改为通过分洪隧洞汇入镇区上游侧的鳌江干流内，该方案抬高了分洪洞出口至麻园大桥段的最高洪水位，从传统的最高洪水位指标看是不利的，但该措施却有效地避免凤卧溪客水进入镇区，能够降低镇区的防洪压力，社会效益显著。

（4）裁弯取直也未能降低其上游侧的最高洪水位。初步分析，裁弯段现状右岸以滩地为主，高程普遍为6.50 ~7.50 m，洪水期漫滩，中小水归槽。当遭遇10 a一遇时洪水时，漫滩流约占断面总过流量的50%以上，因此裁弯建堤反而束窄了过流通道，对行洪不利。但同时，裁弯后下小南村及堤外大片农田划入镇区的防洪闭合圈，社会效益显著。

（5）拓宽及疏浚是改善河道行洪能力的有效措施，实施后最高洪水位的降幅可达1.33 m；而破除青岙段的卡口断面则是投入小而效益显著的一项整治措施。

（6）通过分洪、建闸（泵）及筑堤工程后，鳌江干流及凤卧溪客水不再进入水头镇，洪水期间镇区将形成独立的封闭区片，仅需通过泵站将涝水外排，不再对当地居民的生产生活产生明显影响。

综上，近期治理能够有效改善镇区附近的防洪能力，体现为最高洪水位降低及镇区形成防洪闭合圈，社会效益良好，其中前者效益主要源于沿程河道的拓宽与疏浚，后者依托于凤卧溪分洪、裁弯工程及相关堤防闸站形成的客水不入城。但由于下游潮汐顶托，小南桥以下河段的最高洪水位降幅相对有限。

表2 各方案实施前后沿程洪水位变幅表 单位：m

图5 各方案沿程洪水位一览图

4.3 远期效益分析

远期首要考虑的是近期方案中河道拓宽疏浚后的运行维护问题，其次为进一步完善防洪闭合圈及配套措施，探索全线筑堤及南湖分洪的可行性，结果表明：

（1）鳌江干流以海相来沙为主，筑堤后滩地必然存在回淤，经实测资料分析，其淤积率为1 ~ 2 cm/d，回淤速率随着时间的推延而降低，最终发展到各自的高潮位附近。为此，也对近期工程实施后的回淤影响进行分析，回淤程度考虑滩地及拓宽部分回淤至平均高潮位。结果表明，回淤后青岙村以上洪水位整体呈抬高趋势，较近期整治后增幅0.46 ~ 0.75 m，其中麻园大桥至青岙段超过现状0.37 ~0.54 m，不利于行洪，再次印证河道疏浚是保障行洪能力的关键措施，因此有必要开展常态化的清淤维护工作。

（2）龙岩至青岙段右岸以护坡加固为主，高程至现状地面6.00 ~ 8.00 m。由于区片内有多个村庄及学校等防洪保护对象，远期考虑取消右岸小南行洪通道，通过筑堤使干流水体全线归槽。分析表明，实施后青岙段以上水位整体呈抬高趋势，且主要集中在麻园大桥及以上河段，壅高值为0.25 ~ 0.47 m。

（3）远期南湖分洪工程通过隧洞及渠道的方式直接将水头镇上游的洪水引至显桥以下，从而削减进入镇区的洪水，规划分洪流量700 m3/s。实施后，小南桥以上河道洪水位降幅可达0.43 ~ 0.83 m，接近近期综合治理效果，降幅显著，该方案效益与凤卧溪分洪单项试验结果截然相反，经分析其主要原因为分洪出口位置的不同。

5 结 语

水头段隶属鳌江干流中上游的潮流界区域，受洪潮双重影响，为防洪能力薄弱区域。通过物理模型及大范围平面二维数学模型，对综合治理中的多个单项措施及总体效益开展分析。结果表明，近期阶段通过分洪、裁弯、拓宽疏浚等治理措施，能够有效提高镇区的综合防洪能力，其中河道拓宽与疏浚工程能够有效降低镇区附近的洪水位，但具回淤风险，需开展常态化的清淤维护工作；凤卧溪分洪及裁弯取直工程虽未能降低镇区附近鳌江干流河道的最高洪水位，但通过形成封闭防洪圈，避免客水进入镇区，从而达到防洪效果，社会效益显著。远期则考虑小南段右岸建堤和南湖分洪工程，两者均能进一步改善水头段的防洪形势，前者使右岸区片形成防洪封闭区的同时，导致干流河道的最高洪水位有所壅高，后者则能显著降低区域的最高洪水位，为削弱建堤的不利影响，建议可同时实施。

因此，在复杂河道中开展防洪治理时，有必要厘清各整治措施特点，传统的最高洪水位降幅不一定作为唯一的评价分析标准，最终决策的依据是能否能为当地居民的正常生产生活提供保障，即形成有效的防洪闭合圈，必要时可权衡利弊，多管齐下。