分洪工程,即用分泄河道洪水的办法,保障防护区安全的防洪措施。
类型
分洪工程已在世界上大江大河的防洪工程中广泛应用,是很多河流防洪体系的重要组成部分,一般包括进洪设施、分洪道、分(蓄)洪区及其安全避洪设施,以及排洪设施等。根据分洪工程布局的不同,可概括分为两种类型:①以分洪道为主体构成的分洪工程。由进洪设施分泄的洪水,经由分洪道直接分流入海、入湖,或进入其他河流,或绕过防洪保护区在其下游返回原河道,这类分洪工程也称分洪道或减河。如中国海河近海地区的减河,滁河马汊河分洪道等。②以分(蓄)洪区为主体构成的分洪工程。由进洪设施分泄的洪水直接或经分洪道进入由湖泊或洼地围成的分(蓄)洪区,分(蓄)洪区起蓄洪或滞洪的作用,这类分洪工程有时也称蓄洪工程。如长江中游的荆江分洪工程,汉水下游的杜家台分洪工程,淮河中游的城西湖等分蓄洪工程和黄河下游的东平湖分洪工程等。分洪布局要本着因地制宜、综合治理的原则进行比较确定。
发展简史
分洪工程作为防洪措施在中国有悠久的历史。如清代王柏心在《导江三议》中就提出“捐弃二三百里江所蹂躏之地与水,全千余里肥饶之地与民”,他主张把虎渡河浚深拓宽作为分洪道,将荆江洪水注入洞庭湖。这一分洪上程的设想限于当时的客观条件难以全部实现,但给以后的治河工作以有益的启发。1949年以后,中国的大江大河在河流综合利用规划的指导下,建了不少分洪工程,发挥了重要的防洪作用。美国密西西比河建有阿查法拉亚分洪工程、邦尼卡甫和新马德里分洪道等著名分洪工程。
工程组成
(1)进洪设施。设于河道的一侧,用以分泄河道洪水进入分洪道或分(蓄)洪区。进洪设施可分为有控制的、半控制的和无控制的3种:①有控制的进洪设施,即在拟定的分洪口门处兴建进洪闸(也称分洪闸),当河道流量大于河道安全泄量时,按计划开闸分洪。分洪流量可由进洪闸控制。②半控制的进洪设施,是在进洪口门处修建溢流坝或滚水坝,以其顶面高程控制分洪,河道洪水位超过堰顶高程即自然漫溢分洪。分洪流量随洪水位涨落而增减。③无控制的进洪设施,包括临时破口分洪,即在计划分洪口门处修建一段自溃堤。采用临时破口进洪措施,一般在计划分洪口门处的堤身内预埋炸药,需要分洪时,临时爆破进洪。为控制分洪流量,防止口门过量扩大,可事先在计划分洪口门两端的堤头和底部用石料裹头和护底。有控制的进洪工程分洪运用灵活,分流可及时适量,但需较多的投资。临时扒口进洪措施虽可节省投资,但分洪难以及时适量。进洪设施的位置一般宜选在受保护地区的上游附近,以取得较好的分洪效果。具体位置应根据地形、地质、河流流势、泥沙等条件,通过技术经济比较合理选用。进洪建筑物一般宜尽,可能设在河势稳定的河道凹岸,使分洪水流顺畅,避免产生涡旋回流。进洪建筑物的分水角一般为15°~30°,通过分析结合模型试验合理确定。对于多泥沙的河流,要充分考虑水沙与分洪的相互影响。
(2)分洪道。引导超额洪水进入
承泄区的工程,只有过洪能力,没有明显调蓄作用。分洪道通常在河道的一侧,通常利用天然河道或低洼地带,在两侧筑堤形成。分洪道的线路以地形、地质、洪水特性和社会经济情况等因素为选择依据,并以洪水分析演算成果确定分洪道断面尺寸及两岸堤距和堤顶高程。分洪道的路线选择,一般以地形、地质、洪水特性和社会经济情况等因素为依据,并以洪水演算成果,确定分洪道断面尺寸及两岸堤距和堤顶高程。分洪道根据泄洪出路,一般有以下几种情况。①直接分洪入海:如海河下游近海区的独流减河,分海河水系大清河洪水入渤海。②分洪入蓄洪区:如长江支流汉江下游杜家台分洪工程通过分洪道,将汉江超额洪水引入蓄洪区。③分洪入临近其他河流,如长江支流滁河的马汊河分洪道,分滁河洪水入长江。④绕过保护区回原河道的分洪道,如美国密西西比河的新马德里分洪道。
(3)分(蓄)洪区。利用平原湖泊、洼地滞蓄调节洪水的区域,一般由分洪区围堤和避洪安全设施构成。其范围一般由围堤划定。蓄洪区围堤,可由旧有圩堤加培,也可新建围堤。围堤断面一般都按江、湖堤防标准修建。蓄洪区最高蓄洪水位高于外江或湖泊水位时,则按蓄洪最高水位加风浪,再加安全超高。为了防御风浪对堤坡的袭击破坏,常在水位变动范围内采用块石或混凝土预制块护坡。蓄洪区在世界上大江大河的防洪中广为应用,工程较简单,施工期短,投资相对较省。
中国有些蓄洪区在大水年蓄洪,小水年垦殖,这样的蓄洪区称为蓄洪垦殖区。中国大江大河的中下游平原防洪,利用地形的有利条件,开辟了较多蓄洪区。如在长江中游有荆江分洪区、洪湖蓄洪区等;黄河下游有东平湖分洪区;海河下游有白洋淀、东淀等蓄洪区。它们都是各江河防洪工程系统的组成部分,并具蓄洪垦殖效益。
分(蓄)洪区在不分洪的年份可以垦殖。中国较大江河中下游湖泊洼地较多,在防洪治理中,根据“蔷泄兼筹”、“江湖两利”的原则,安排了较多的分(蓄)洪区,在历年防洪中取得了良好的效益。但中国江河中下游的分(蓄)洪区大都人口密集、土地肥沃、物产丰盛,分(蓄)洪会造成很大的损失,因此一直在研究降低分洪几率和减少分洪损失的措施。
(4)排洪设施。主要在分洪时尽快排泄进入分(蓄)洪区内的洪水,使区内群众能恢复生产、重建家园。运用机会多的分(蓄)洪区,可建泄洪闸排洪,反之,可采取破围堤排洪的方式。在不分洪的年份,为排除区内渍水、发展农业生产,往往建有排水设施。排水方式有自排(如排水涵闸)和提排(如电力排水站)两种。自流排水工程大多建闸控制,排水工程的位置根据分(蓄)洪区的地形、河势、地质等条件研究确定,一般选在分(蓄)洪区地势较低的地带。提排渍水工程的规模,根据区域暴雨特性、区内作物生长期对排渍的要求以及承泄点江湖水文特性,进行技术经济论证,选定合理标准后确定。
(5)区内避洪安伞措施与防御风浪措施。