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南水北调工程在山东黄河汛情防御中的运用

2022-07-12李忻语任泽俭

山东水利 2022年5期
关键词:警戒水位南水北调防汛

李忻语,袁 超,任泽俭

(1.南水北调东线山东干线有限责任公司,山东 济南 250109;2.东平湖管理局东平黄河河务局,山东 东平 271500;3.山东润鲁工程咨询有限公司,山东 济南 250109)

2021年9月27日至10月5日,黄河山东段出现自1988年以来最大洪水,一度启动了33 d的黄河防御Ⅲ级应急响应。与此同时,受自有气象资料(1916年)以来历史第二多降雨影响(截至10月20日,山东省平均降雨964.1 mm,超常年49.3%,其中鲁西北地区超53%),9月底起东平湖(指一级湖,下同)水位连续超警戒水位41.72 m(1985国家高程,下同)22 d。“黄汶相遇、峰峰相叠”,东平湖再向黄河泄洪,将加剧下游险情。为保护黄河下游和东平湖安全,山东省防汛抗旱指挥部在决定错峰择机向黄河分流东平湖来水同时,立即启用环东平湖三处南水北调渠道工程泄洪,其中起主力泄洪作用的南泄口门首次使用,通过八里湾船闸、八里湾泄洪闸,沿南水北调东线的柳长河、梁济运河渠道工程泄水入南四湖上级湖1.72亿m3;沿济平干渠工程和穿黄河工程泄水1.365亿m3。另外,加上南水北调小运河工程为金堤河分洪、南水北调配套水库分蓄洪水等,南水北调工程削减黄河洪峰超1/3。

1 雨情和汛情分析

1.1 黄河秋汛

2021年伏秋汛期黄河流域发生多次强降雨过程,特别是9月下旬至10月上旬,中下游形成3次编号洪水,经三门峡、小浪底、西霞院联合调度,黄河山东段形成大流量、长历时的秋汛洪水。洪水期间,黄河东平段又有金堤河、大汶河涝水汇入,河道最大流量5 100~5 370 m3/s,其中:孙口站最大流量为10月3日14时5 100 m3/s;艾山站最大流量为10月5日11时5 370 m3/s。河段超4 000 m3/s流量运行持续24 d。黄河东平段各水位站最高水位:石洼10月3日18时45.01 m(距警戒水位0.19 m)、丁庄10月4日10时44.27 m、黄庄10月4日14时30分43.39 m(距警戒水位0.07 m)、荫柳科10月4日16时42.48 m。

1.2 大汶河及东平湖秋汛

受大汶河流域多次降雨影响,2021年9月20日22时10分,入东平湖最后一级的戴村坝水文站监测到本年度入湖最大洪峰,流量1 630 m3/s。戴村坝水文站秋汛洪峰情况见表1。

表1 2021年戴村坝站秋汛洪水统计表m3/s

9月21日9时、27日9时,东平湖一级湖水位先后两次超过警戒水位。10月2日16时,东平湖一级湖水位达到最高水位42.47 m,高于警戒水位0.75 m,相应蓄水量6.91亿m3,为2001年以来最高值。10月18日23时,东平湖水位安全回落至警戒水位,东平湖超警戒水位安全运用26 d。

2 南水北调工程分洪调度运行

为削减黄河洪峰、减轻东平湖一级湖防洪压力,在择机错峰向黄河干流分洪的同时,山东省启用南水北调济平干渠工程、南水北调穿黄河工程、八里湾船闸廊道和八里湾泄洪闸分洪。期间9月29日2时,陈山口、清河门退水闸北排入黄河最大下泄流量为693 m3/s(仅为此时入东平湖流量的50%左右),10月11日其他渠道合计泄水最大流量236 m3/s。

2.1 东平湖进水和泄入黄河水量

自9月20日8时至10月25日8时,戴村坝站监测入湖水量9.36亿m3。通过清河门、陈山口退水闸择机错峰下泄6.285亿m3。

2.2 南水北调工程向南分洪调度

自10月4日7时至10月20日12时,八里湾泄洪闸经南水北调柳长河、梁济运河向南分泄东平湖洪水入南四湖上级湖,期间最大泄水流量49.4 m3/s,八里湾泄洪闸南排水量0.62亿m3;自10月2日14时至20日12时,八里湾船闸开启,期间最大分洪流量为88 m3/s,下泄水量1.1亿m3。

2.3 南水北调渠系北排分洪调度

自10月1日开启南水北调济平干渠渠首闸和南水北调穿黄出湖闸分泄东平湖洪水,至10月25日12时关闭闸门,济平干渠渠首闸最大分洪流量36.5 m3/s,泄洪量0.694亿m3;穿黄河工程出湖闸最大分洪流量40 m3/s,泄洪量0.661亿m3。此次虽然南水北调渠道泄洪仅为3.075亿m3,接近泄水总量1/3,却是在“黄汶峰峰相叠”和东平湖超警戒水位的千钧一发时刻所为,对削减黄河洪峰和守护东平湖安全战略意义特别重大。

3 存在的问题

3.1 东平湖的功能定位

获山东省政府批复的《东平湖生态保护和高质量发展专项规划(2020—2035年)》指出,东平湖既是黄河流域唯一的重要滞洪区,又是南水北调东线工程的输水通道以及山东省生态安全的重要节点,这三个功能应是相互依存和支撑的关系。一是南水北调工程生态保护作用,东平湖已经成为南水北调工程的一部分,对南水北调工程为东平湖生态安全功能的促进和保护作用认识不足,这种作用将会随着南水北调二期工程的实施进一步凸显。二是南水北调工程泄洪作用,南水北调工程建成通水前,东平湖蓄滞洪运用原则是优先使用一级湖,确有需要再启用二级湖。而今应是“优先使用一级湖,确有需要,启用南水北调工程泄洪,再有需要启用二级湖”。南水北调工程拉长了东平湖蓄滞黄河、大汶河洪水功能层级。三是东平湖防洪责任和管理权限不统一,缺少高效沟通协调防汛机制,分滞洪水工程性短板突出。如八里湾泄水闸闸后渠系不配套、退水闸后淤积严重造成退水不畅、八里湾船闸泄水与南水北调渠道承载协调问题等,都对今年泄洪造成一定影响。其实近20年来,已经出现四次“黄汶相遇”的危急情况,防汛责任压细压实和协调的高效灵活等问题应引起足够重视。

3.2 泄洪流量受限

一是工程问题。受南水北调渠道设计断面和流量限制,泄洪能力偏低。其中南排逆行入南四湖,还受渠道比降影响,泄水流量过大会形成次生内涝。济平干渠已运行15年,局部已有水毁情况,泄水流量达不到设计值加大值60 m3/s,洪水至济南京福闸后沿小清河入海。穿黄工程入聊城小运河工程后,因徒骇河马颊河涝水涌入水位持续升高,通过紧急协调3处南水北调配套水库承接涝水,分泄水量已近极限。二是东平湖泄水和沿渠两岸内涝排水交织。南水北调工程定位为非汛期调水且肩负汛期协助地方排涝重任,2021年秋汛,济平干渠段和小运河段内涝全省最重,秋种普遍推迟20 d左右,在服从大局为东平湖泄水前提下,南水北调渠道协助当地排涝超2亿m3,但其中协调工作相当繁琐。三是泄水对工程损毁严重。正常调水时,通过沿线闸门精准控制,协调流量、流速、水位关系,最大程度减少对渠道的不利影响。但泄水过程只力求应急下泄,对工程损毁严重,初步统计有24处直接损失1 050万元。另外直接泄水的全断面衬砌渠道,渠底逆止阀因泥沙沉积受损普遍。

4 建议与展望

4.1 统筹发展与安全的关系

推进黄河流域生态保护和高质量发展,必须统筹发展和安全两件大事,要时刻强化底线思维、长线思维,提高风险防范和应对能力。作为南水北调工程的一部分,在黄河东平湖汛情防御上,要着力解决长期积累的欠账问题,从思想和物资两个层面提高汛期风险防控水平。

4.2 把南水北调工程纳入黄河防洪体系

南水北调工程固然是东平湖发展为山东省生态安全重要节点的骨干力量,今后也应成为黄河防洪体系的重要一环,其运用前提应该是“东平湖一级湖不能满足黄河大汶河削峰要求时”。这样,也进一步丰富了“南水北调四条生命线”的科学内涵,使南水北调工程同时成为“复苏江河生态环境生命线”的参与者和捍卫者。

4.3 创新东平湖洪涝防御的体制机制

将东平湖打造成山东黄河流域生态保护和高质量发展的示范区已成为全省发展战略,依法治水、科学治水更显迫切。东平湖自然位置特殊、战略地位显赫,把规范高效的东平湖洪涝防御体制机制赋予法律地位尤为重要。鉴于东平湖管理和防汛属地为主的现状,建议在目前由市长担任每年东平湖防汛第一责任人的前提下,尽快创新东平湖防汛协调机制,统筹各方资源。重点突出多部门防汛预案有机衔接和常态化防御基础工作,不搞各自为战,力求无缝衔接。建议“建立东平湖安全发展基金制度”,每年从出湖的调水水费中列支5%~10%比例作为基金,专门用于东平湖安全、水毁项目和防汛基础设施建设,试行后立法确定。另外,在修订《山东省南水北调条例》时,宜对南水北调工程在其中的功能作用进一步补充明确,确定其应有的战略地位,这对协调多方关系,构筑黄河东平湖和南水北调运行协调新机制,促进汛期防御水平提高意义重大。

4.4 加快水毁工程修复,恢复提高泄洪能力

一要立足今后防大汛的目标要求,抓紧组织力量修复泄水损毁的南水北调渠道工程、环东平湖堤防工程,力争2022年汛前恢复渠道的设计输水能力和东平湖蓄水能力。二要优化完善八里湾船闸、八里湾泄水闸泄水功能,保持与南水北调柳长河工程的畅通衔接。

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