新中国成立以来,我国水库建设突飞猛进。1949年,全国仅有6座大型水库,集中在松辽流域,包括二龙山水库、闹得海水库、丰满水库等,总库容276亿m³,防洪库容仅118亿m³,主要江河均无控制性工程。经过70多年的建设,当前,我国已建成水库9.8万多座,其中大中型水库4979座,总库容9141亿m³,防洪库容1681亿m³,一大批特大型、大型水库工程相继建成。党的二十大报告明白准确地提出优化基础设施布局、结构、功能和系统集成,构建现代化基础设施体系。防洪水库作为水利基础设施体系的重要组成部分,其建设过程及功能作用的发挥仍存在诸多制约因素和短板,与新阶段高水平发展对防洪保安要求尚有一定差距,亟须对其布局和功能开展优化提升,完善流域防洪工程体系,更好服务新时期区域流域高质量发展。
我国七大江河流域防御目标洪水的量级大,主要控制站设计洪量与多年平均年径流量的比值平均为60%,其中海河、淮河、松花江和太湖等流域比值高达100%~200%,长江、珠江等流域为50%左右。且洪水年际间变化大,历史上最大洪峰流量与历年最大洪峰流量均值之比,松花江与辽河可达4~8倍,海河可达5~9倍,部分河段控制站甚至可达10倍以上。由于主要江河洪水量级很大,且其泄洪通道大都流经人口稠密的东部平原地区,泄洪能力受到一定限制,绝大多数江河控制站的设计洪峰流量都大于下游相应河道的可能泄流能力。因此,我国主要江河洪量与有限的河道安全行洪能力之间形成十分突出的矛盾,流域一定要具有一定的洪水拦蓄和滞蓄能力才能处置巨大的超额洪量和削峰。
以江河干支流骨干水库和防洪控制性工程、蓄滞洪区、天然湖泊等组成防洪减灾体系的洪水(沙)调控和滞蓄系统,通过对洪水做到合理调控和利用,某些特定的程度上起到了消纳巨大超额洪量和削峰作用。在实践中,已建防洪水库及水库群通过调度发挥了巨大效益。三峡工程自运行以来,分别于2010年、2012年、2020年3次成功拦蓄超7万m³/s的特大洪峰,其中2012年最大入库流量71200m³/s,削峰后下泄4万m³/s,降低荆江河段最高洪水位达2m以上,为长江中下游人民生命财产安全提供了安全保障。黄河流域水库群联合调度有效调节凌汛期黄河下游流量,减轻下游防凌压力,2002年以来开展多次调水调沙,提高了黄河下游河道行洪能力。长江流域从2009年开始做上游水库群联合调度,联合调度范围逐步扩大。2023年,纳入长江中下游调度的水工程数量增至125座(处),纳入联合调度的53座控制性水库总调节库容1169亿m³、总防洪库容706亿m³。水工程联合调度对长江流域防洪、供水、生态、发电、航运等意义重大,是推动长江经济带发展的重要举措。
一是水库调蓄能力总体不足,对江河洪水和水资源的调控能力会比较低 。 如美国地表水资源总量与我国大致相当,目前水库总库容已超过1.3万亿m³,占多年平均年径流量的67%,对河川径流量年内分配具有较强的调节能力,而我国水资源时空分布情况与美国相比更为不利,水库总库容仅占多年平均年径流量的36%左右。
二是部分河流控制性工程不足。 包括长江流域信江、黄河小浪底至花园口区间等在内的一些江河干流及主要支流仍缺乏控制性骨干工程,对洪水的调控能力较弱,特别是南方地区河流调蓄能力有限,比如珠江流域不足15%。
三是受多种因素制约,有的水库考虑到对生态环境影响而延缓或取消建设,部分水库因库区土地淹没和移民征迁等问题未能建设,部分水库因规划坝址和库区存在行政区划上的矛盾未能建设等。
四是已建水库调洪能力受限。受自然及经济社会等因素影响,部分具有一定拦蓄洪水能力的水库因位置偏上游,对中下游洪水的控制能力有限;部分河流泥沙问题十分突出,水库除拦洪外还应该要考虑拦沙减淤;部分以发电、灌溉、供水等为主的水库,防洪库容设置不足;部分水库移民安置遗留问题较多,存在移民返库,影响水库运用,致使水库防洪调蓄能力变弱,未能充分的发挥水库综合效益。
五是现有水库中病险水库较多。有防洪任务的水库在防御洪水的同时也使洪水能量得以聚集,一旦失事,洪水的破坏力更大。现有小型水库大部分在20世纪50—70年代修建,都会存在防洪标准低、坝体结构稳定性差、泄洪能力不够等问题,发生局部强降雨可能有漫坝或者溃坝的风险。
根据《国家水网建设规划纲要》关于“综合采取‘扩排、增蓄、控险’相结合的举措,以流域为单元构建由水库、河道及堤防、分蓄滞洪区组成的现代化防洪工程体系”的要求及完善流域防洪工程体系的指导意见要求,在七大流域防洪规划修编工作中,评估现有大中型骨干防洪水库的实际拦洪能力和蓄洪量。根据新形势下国家防洪安全保障和国家重大战略实施、重点区域层面的防洪安全保障需求,进一步分析流域和重点区域洪水蓄泄关系变化,优化洪水出路安排,研究新形势下防洪方略和防洪体系布局优化调整思路,做好防洪水库所在的流域防洪体系顶层设计。以提高江河洪水调蓄能力、努力争取流域洪水防控主动权为目标,从加快流域控制性水库工程建设、补齐防洪工程布局和重要控制工程缺项、维持和增强水库洪水调蓄能力等方面,统筹提出流域防洪水库增蓄方案。
加快对上一轮流域防洪规划中尚未建设的水库工程必要性和可行性论证,提出建设意见。结合流域防洪体系布局研究成果及防洪建设要求,提出新建大中型水库工程,明确水库的防洪、调沙等作用与任务,尽早开工建设。对缺乏控制性枢纽的江河干流及主要支流,抓紧在新一轮流域防洪规划中提出防洪水库的建设布局和功能作用,完善流域防洪工程体系。
根据流域防洪的总体安排,对现有流域骨干防洪水库,从充分挖掘水库的防洪潜力出发,对具备改扩建条件的水库研究制定改扩建方案;对以发电、供水等水资源利用为主的水库设置必要的防洪库容,按照调度方案统一进行调度。加强水库超征地移民线防洪库容调度运用补偿机制和政策研究。对病险水库进行除险加固,恢复和提高防洪兴利能力。对功能萎缩、规模减小、除险加固技术不可行或经济不合理的,根据水库退出机制进行降等或报废,消除安全隐患。
例如官厅水库,是新中国成立以来建立的第一座大型水库,运行40年以来,为防洪、灌溉、发电发挥了巨大作用。因库区水受到严重污染,1997年退出城市生活饮用水体系,通过实施水生态项目、水库清淤、水土保持生态环境建设和源水净化等一系列综合治理工程,于2007年恢复饮用水水源地功能。进入新时代,官厅水库承担起了生态修复的重要使命,作为承上启下的枢纽为永定河综合治理与生态修复发挥及其重要的作用,通过实施生态补水调度,改善入库水质,恢复生态环境,为加快永定河生态修复、恢复“流动的河、绿色的河、清洁的河、安全的河”提供保障。
统筹防洪、生态、供水、发电、航运等需求,增强流域水工程体系联合调度运用能力,拓展水工程联合调度的广度和深度,从水库联合调度扩充到水库群联合调度,继而发展到流域水工程联合调度。强化预报、预警、预演、预案四项措施,促进预报和调度深度耦合,对水库群汛期联合防洪、汛期水位优化设计、汛末联合蓄水、水资源优化配置等多个角度进行科学精准调度,合理规划利用水库群防洪库容,调控河道径流过程,保障流域防洪安全,使流域整体效益最大化。
国土空间“三区三线”划定为分析研判防洪减灾治理方案的空间、环境的合理性和可行性等提供了基础支撑,要加快梳理对推进水库工程建设所需的用地空间保障和生态制约因素论证,对水库建设用地与“三区三线”的重合区域,加快提出对国土空间布局优化要求,加快推进《自然保护区条例(修订草案)》(征求意见稿)中有关条款的出台、细化和落地,如将必要的防灾减灾、河势控制、河道整治设施修筑以及自然保护区设立之前已有的民生基础设施的运行维护列入核心保护区人为活动“正面清单”;对自然保护区管理有较大影响的开发活动实行差别化管控措施等,为推进防洪水库建设提供条件。
李爱花,白亮亮,黄火键,等.新时期我国防洪水库布局与功能优化提升[J].中国水利,2023(14):8-10.
作者李爱花(水利部水利水电规划设计总院高级工程师),白亮亮,黄火键,杨晓茹,赵钟楠