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  • 关于东平湖老湖“07.8”洪水的思考
  • 2008-01-11 作者:王洪春,曹 洁 来源:山东黄河东平湖管理局
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    2007年8月,大汶河一场接近五年一遇的洪水,导致东平湖老湖出现了建库以来第三高水位,洪水期间一度破除了庞口出湖围堰,加大了出湖泄洪流量,但围堰破口处上下游导流堤遭受水流冲刷,昼夜抢险,最终提前关闭出湖闸抢堵围堰,东平湖老湖警戒水位以上持续长达十五天,老湖防守和出湖围堰破堵抢险耗资达九百余万元。这次洪水进一步暴露出东平湖防洪中存在的突出问题,不能不引起我们的认真反思,希望再次引起各级领导的高度重视。
    一、水雨情
    汶河流域发生持续性强降雨,9日20时至11日18时流域平均降雨65.5mm,11日13.7时戴村坝洪峰流量782㎥/S。老湖水位于12日4时开始超过汛限水位42.00m。
    8月15日14时至18日6时,汶河流域再次出现强降雨,流域平均降雨114.9mm,干流临汶站18日15.8时洪峰流量2510㎥/S,19日2时戴村坝洪峰流量2230㎥/S。洪水引起老湖水位由17日20时的42.16m再度回升,20日20时达到最高水位43.69m,9月2日8时降至警戒水位。
    自8月11日8时至9月2日8时入湖洪水总量7.43亿㎥,出湖6.34亿㎥。其中第一次来水8月11日8时至17日20时入湖1.56亿㎥,出湖1.22亿㎥;第二次17日20时至9月2日8时入湖5.87亿㎥,出湖5.12亿㎥。
    二、防洪调度
    8月9至11日降雨形成径流前,为腾空库容于8月10日开启陈山口、清河门、庞口三闸向黄河预泄,有效延缓了老湖水位上涨,老湖水位于12日4时超过汛限水位,14日4时达到42.27m后开始缓慢回落,17日20时回落至42.16m。15日至18日的降雨引起湖水位再次回升,快速上涨,8月19日4时东平湖老湖水位达到43.00m警戒水位。
    19日18时东平湖老湖水位涨至43.45m,庞口闸泄量485㎥/S,为延缓老湖水位上涨速度,于19日18.5时将庞口防倒灌围堰破口泄洪,围堰破口后泄洪流量逐渐加大,老湖水位上涨速度减缓,20日20时老湖最高水位达到43.69m,22日6时出湖泄洪流量最大达到780㎥/S。由于水流淘刷剧烈,围堰口门不断扩展,尤其是向东侧迅速扩宽,形势非常不利,虽经连续5昼夜抢护仍难以控制,东导流堤面临决口危险,24日11时20分将陈山口、清河门出湖闸全部关闭,配合抢堵围堰。经过3个多昼夜的连续抢堵,到28日18时围堰具备挡水条件后再次开闸泄洪,9月2日10时老湖水位降至43.0m警戒水位以下,警戒水位以上共持续15天。
    汛情发生后,黄河防总、山东省委、省政府、河务局等各级领导高度重视。8月18日,黄河防总发出紧急通知进行部署,并先后派出两个工作组到东平湖检查指导。山东省李建国书记、姜大明代省长做出重要指示,21日李建国书记亲自到东平湖察看汛情;18日贾万志副省长主持召开东平湖防汛紧急会议,现场成立了省防指东平湖抗洪抢险前线指挥部(以下简称东平湖前指)并亲任指挥,同时明确了当地政府和河务部门的职责和任务,对东平湖、大清河防汛抗洪工作做出了具体部署;山东河务局多位领导在一线进行指挥调度、检查督察;东平湖管理局领导班子主要精力放在东平湖防汛抗洪工作上,按照防御大洪水的要求,东平湖管理局机关和东平县黄河河务局、东平县东平湖管理局于8月19日启动防汛机制,成立了综合、水情、工情三个职能组。各职能组到岗到位,加强防汛值班,全面掌握防汛动态,及时发布相关信息,利用短信形式,每2小时向有关领导发送一次东平湖主要水情,保证了汛情畅通。
    三、组织防守
    对于迎战这次洪水,东平湖防指及时组织了工程防守。防守期间,除庞口围堰及导流堤连续抢险五昼夜外,其它工程均未出险。洪水过程中,东平湖管理局及东平河务、管理局直接投入职工350人,参与防洪工程运行观测和防守;东平县委、县政府高度重视,及时做出安排部署,组织群众队伍上堤防守。共动用群众队伍4536人,其中,基干班3036人,防汛队1500人。为掌握洪水运行期间各类防守人员履行职责情况,市县两级防指都加强了对参加防守人员的检查、督查。通过检查来看,各类防守人员到岗到位,坚持巡堤查险,直至顺利完成工程防守任务。期间,群众队伍防守时间最长的达15天。
    、庞口围堰破堵与抢险
    (一)破堵与抢险过程
    按照东平湖前指命令,19日12时开始开挖庞口围堰下游高滩引河,同时在围堰东侧抢修了防护裹头;19日18.5时围堰破口过水,口门宽度15m。口门过水后不断扩宽、刷深,围堰上游东导流堤滩岸不断坍塌,20日起先后采取挂柳防冲、抛乱石,捆抛柳石枕,抛铅丝笼,修做护岸工程进行抢护,同时对口门东端围堰挂柳石枕防冲,阻止口门向东扩大,22日险情基本得到控制。
    随着口门扩宽刷深,过流流量不断加大,加之水流通过口门后水势紊乱,21日开始在围堰下游右侧形成较强回流,不断冲塌东导流堤前滩地,21日下午起在围堰下游右侧滩岸抛沙袋修筑临时护岸工程阻止滩岸坍塌,取得了一定效果;但随着口门继续扩宽和不断刷深,险情不断发展。针对围堰后为沙基嫩滩,且刚刚过水,土壤饱和,无法承载大型抢险设备的情况,先后采取了挂柳石枕防冲,调集铁质垃圾箱(体积约2㎥)装沙袋抛护,同时采用将1.5~2m长木桩用铅丝绑扎四面六棱体,内充沙袋的办法制作防冲体,将1.4㎥钢筋笼装沙袋制作防冲体等办法抛投护岸防冲,防冲体露出水面后沿岸边填入柳秸料上压土袋逐层压实的办法组织了抢护。但终因冲刷坑不断扩大,回流淘刷剧烈,24日8时滩地坍塌到距导流堤不到5m处,且坍塌速度不断加快,11时20分将出湖闸门全部关闭,提前抢堵围堰,届时老湖水位43.14m。
    出湖闸关闭后,24日20时,出湖河道水位与黄河持平,水位39.99m,经丈量探测,围堰口门宽度达到85m,口门处水深平均10m,口门下游冲刷坑水深达到13m。为避开口门处深坑,减少堵复工程量,减少清基难度,将堵复围堰轴线向上游偏移约30m左右。因前期降雨偏多,就近取土困难,采取远距离调用山土的取土办法,从东平县14个乡镇调集300台施工车辆,自25日0时起开始堵口,26日10时围堰口门堵复水中进占合龙,施工机械增加到500台
    出湖闸关闭后,因仍有200㎥/S流量洪水入湖,老湖水位不断上涨,28日18时涨至43.48m,届时围堰顶高程已达44.00m,顶宽10m,上游坡达到设计边线,并铺设了土工布截渗,在安排好防守人员,预筹好防护应急措施前提下,于28日18时40分开启出湖闸泄洪。出湖围堰应急挡水运用后,继续对围堰下游侧进行帮宽加固和加高,30日因降雨停工,9月2日复工后于9月8日达到设计标准。
    庞口围堰破堵及抢险投入了大量的人力物力,据统计,共动用木桩2万根,柳枝33.9万kg,麻绳1090kg,铁丝18.5t,土方10.3万㎥,砂12.72万袋,石料5622㎥。雇用挖掘机、推土机及轧路机等大型机械共计105辆,1546台班;汽车571辆,6950台班;三轮车3710辆次,土工布2万m2,钢管451根,2㎥铁壳沉箱30个,1.4㎥钢筋笼40个,抢修抢险道路15km,架设临时供电线路18000m,各项物料、机械投入费用共计八百余万元。
    (二)围堰破除效果
    围堰破口后,泄洪流量迅速加大,由破口前19日18时庞口闸泄量485㎥/S,加大到22日6时最大闸堰合泄780㎥/S(湖水位43.52),有效延缓了老湖水位上涨速度,这次洪水,20日20时东平湖老湖最高水位43.69m,超过警戒水位0.69m,蓄量6.47亿㎥。据推算,若不采取破除围堰应急措施,老湖水位可能于21日午达到43.75m左右,以后逐渐回落,至8月27日晨可回落至43.00m警戒水位。
    总之,围堰的破口运用,从加大泄洪流量角度看,效果还是比较明显的,在湖水位43.50m左右时,比庞口闸单独运用实际加大泄洪流量200 ㎥/S左右,比围堰不破口庞口闸单独运用提前2天左右将湖水位降至43.14m。但由于围堰破除后连续出险,难以防护等原因导致提前关闸堵口,中间4天关闸停泄又导致老湖水位回升,再次开闸泄洪后于9月2日8时降至43.00m警戒水位。
    、东平湖防洪运用存在的突出问题进一步暴露
    (一)东平湖北排流路不畅
    一是庞口闸泄流能力严重不足。庞口闸闸底板高程39.5m,设计挡黄河水位44.7m,设计泄流能力450㎥/S,远小于出湖河道的泄洪能力。根据近年来的运用情况,每当老湖水位超过43.50m,地方政府均强烈要求破除围堰,增加泄流。
    东平湖庞口闸上游的陈山口、清河门两出湖闸底板高程均为39.00m,下游泄洪入黄口处黄河鱼山断面2006年汛后溪点高程37.78m,庞口闸底板高程与上下游条件相比明显偏高,影响该闸过流能力。
    二是闸堰结合破堵方案实施难度大。当汶河发生超过五年一遇洪水时,需破除围堰,若遇黄汶交替来水,则需交替进行破除堵复,不仅时机难于把握,而且所需费用高、破堵难度大。
    原闸堰结合方案,对围堰破口运用后的堵复困难估计不足。庞口围堰地处黄河滩上,基础属于沙质软基,遇到水流冲刷,土方流失速度较快,且受口门处流速加快的影响,口门上下游水流紊乱,冲刷力强,造成持续出险,昼夜抢护。而运用后堵复时,又适逢雨季,土壤饱和,取土困难。再者,一次破口即形成低于堤顶18m的冲刷坑,围堰堵复时被迫向向上游改线,若下次再破口,还会在新围堰处形成新的冲刷坑,再次堵复时难度将继续加大。
    三是围堰口门东侧缺少必要的防护措施。修做庞口闸时,考虑闸堰结合运用,曾在庞口闸东侧修做了防护裹头,但对于口门东侧以及上下游导流堤没有预筹防护工程措施,破口后口门迅速扩大,危及导流堤安全,一旦造成决口,危及东平县姜沟控导工程和旧县滩1.6万人和1.8万亩土地的安全。
    四是庞口闸预筹防护措施不当。本次围堰破口后形成的冲刷坑深达水下13m,坑底高程27.00m,虽庞口闸建闸时考虑闸堰结合破口运用,曾预筹了防护措施,在闸右侧预修了水泥土防冲裹头,但该裹头底高程仅为38.3m,距冲刷坑冲刷深度相距甚远,所幸本次破口位置居于围堰东端,口门冲刷导致险情集中在东侧,若破口偏西或居中,口门扩大到庞口闸防护裹头后,必然导致裹头垮塌,甚至冲毁庞口闸。
    五是加重了老湖防守压力。由于庞口闸过流能力小,泄水速度慢,造成了老湖区警戒水位以上持续时间长,增加工程出险的机率和防守压力。除加重了二级湖堤、卧牛堤等老湖堤防的防守压力外,还造成金山坝防守危急,直接威胁库区3万多群众的生命财产安全和220国道交通安全,群众和地方政府极易强行破除围堰,影响整个东平湖防汛工作的有序开展。
    六是闸下出湖河道深度不足,影响过流能力。2002年对出湖闸下游河道1+100~5+400进行了开挖,开挖底高程39.94m~39.50m,河道最窄位于桩号1+800处,河宽仅174.46m,且开挖后已经运用5年,河底又有新的淤积形成。但陈山口、清河门出湖闸底板高程为39.00m,本次围堰破口运用后,该段河道出现较深溯源冲刷,说明了因受河底高程限制,洪水出陈山口、清河门出湖闸后过流不畅,对中常洪水时的泄洪能力影响较大。
    七是闸上引河过流能力不足。闸上引河自出湖闸上至孟楼山头处全长5.6公里,由于两侧生产堤的约束,目前上游引河河道宽度仅为420~1200m,过水断面缩窄近一半。在两侧生产堤之间还存有部分高程在43.25~43.43m的格堤、残坝,过流断面最窄处仅为150m左右。
    从“07.8”洪水排水过程来看,陈山口闸上水位与东平湖老湖水位差与出湖流量成正比,随出湖流量的加大而加大,当出湖流量持续在650㎥/S以上时,陈山口闸上水位与东平湖老湖水位差达到0.70m以上,最大8月22日0时达到0.76m。由于闸上引河过流能力不足,影响了排洪速度,延长了湖区高水位运用时间,增加了运用风险。
    (二)东平湖南排流路不通
    为解决东平湖因黄河逐年淤积抬高北排不畅问题,1989年在新湖围坝上兴建了司垓退水闸,以便东平湖全湖运用时相机经京杭运河向南四湖排水,设计流量1000㎥/S。2001年汶河大水后,为消除二级湖堤上的原八里湾闸险点,同时解决老湖区南排问题,并沟通新、老湖区,使之能够控制运用,2003年对八里湾闸进行了改(扩)建,设计流量450㎥/S,两湖共用时最大控制泄流800㎥/S。
    但目前无论是新湖还是老湖的相机南排,均存在不少问题。一是八里湾闸后老湖通往司垓闸的流路尚未打通,目前即将实施的南水北调东线工程输水线路与相机南排线路基本一致,但其开挖断面按设计流量100㎥/S设计,与老湖相机南排的规模不匹配;二是司垓闸以南通往南四湖的相应配套工程尚未完善,各种防护工程及运河两岸支流的防倒灌工程没有修做,梁济运河的泄洪能力远小于司垓闸的泄洪能力,即使南四湖能够接纳洪水,也难以实现向南四湖紧急排水。
    (三)二级湖堤防风浪能力不足
    东平湖二级湖堤是决定老湖调蓄能力的关键工程,设计为Ⅳ级堤防,堤顶高程48.0m、顶宽6.0m、临背边坡1:2.5,石护坡厚0.3m,设计防8级风力,设防水位情况下设计风浪爬高1.5m。从近几年运行情况看,二级湖堤存在的主要问题是对老湖区的防风浪极不适应,根据设计部门采用近年颁布的新规范对二级湖堤防风浪能力进行的专项研究论证,二级湖堤堤顶欠高值最大为1.34m,高度明显不足;同时按照2003年的实际风速计算的石护坡安全厚度应为0.39m,超过原设计厚度30%,现状石护坡厚度不满足要求。
    (四)进出湖闸及备用电厂机电设施老化严重
    石洼、陈山口等五座进出湖闸备用电厂机电设施均为六、七十年代的产品,不但陈旧老化严重且早已属于高耗能、应淘汰的落后产品。近年来,在每次启闭试验中均发生各种故障,但维修机电设施的零配件已无处购置。当前出湖闸备用电厂两台发电机组已经报废,在本次洪水防洪调度过程中,清河门闸启闭机又多次发生电磁阀损坏、轴承盖漏油、电机高温、吊点钢丝绳断开等问题,电磁阀因型号淘汰无法更换且找不到代用品,利用一台启闭机完成一次启闭过程需要近7个小时。同时还出现了需要启闭出湖闸时适遇高压电停电,因无备用供电设备而推迟启闭时间的情况。因此,根据目前状况已无法保证涵闸的启闭灵活和正常运用,不能满足东平湖分、泄洪运用的要求。
    (五)东平湖水情测报设施与防汛调度需要不适应
    东平湖水情自动遥测系统始建于2000年,至今已经运行7年,现地站设备严重老化,加上东平湖地区为雷电多发地区,每年现地站和接收分中心都遭受不同程度的雷击。如今年8月10日遭受雷击后,直到19日18时,有关维修单位仅修复了二道坡一站,整个洪水过程中其它两站全部由人工测报完成。东平湖各水位站需要长年报汛,任务十分繁重,由于设备老化,加上经常遭受雷击,两年来自动报汛率不足70%,既增加了人工报汛负担,又影响了报汛密度和精度。
    (六)防洪指挥调度未形成全湖一盘棋
    8月18日6时许,某调水工程管理单位擅自开启了其自建的出湖闸,东平湖防指发现后找不到其管理人员,据闸上临时雇用人员讲他们是奉省防指的命令开闸。但东平湖防指一直没有接到省防指关于开启该出湖闸的命令。
    虽然洪水期间该出湖闸开闸泄水,加大出湖泄量,有利于快速降低老湖水位,减轻防洪压力,但闸管单位在未经东平湖防指统一调度的情况下直接启闸放水是明显错误的,即使省防指直接对其进行调度而不通知我办,亦不符合东平湖防洪调度程序。由于该闸擅自启闸运用,且没有上报泄流流量,对于东平湖进出水量的平衡计算造成了影响,打乱了东平湖防洪调度秩序。
    七、建议
    (一)尽快扩建庞口闸,增强北排泄水和防淤控制手段
    通过这次庞口围堰破口运用实践,充分证明原来设计的闸堰结合泄水方案,无论从控制手段,实施难度还是经济效益等方面都存在许多不尽合理之处,尤其是地方政府对闸堰结合方案的合理性提出质疑,坚决反对今后再采用闸堰结合方式控制湖水北排入黄,迫切提出扩建庞口闸,要求从根本上解决北排流路的控制问题。因此,建议尽快扩建庞口闸,使之过流能力达到2500㎥/S左右,与出湖闸相匹配,增强泄水和防止黄河倒灌淤积的控制手段。
    (二)全面开挖疏浚出湖河道
    针对出湖河道过流能力不足,对东平湖中常洪水泄洪影响较大的情况,尽快开挖疏浚出湖闸上下游河道。由于出湖闸下游河道高程均高于两端的陈山口、清河门出湖闸和庞口防倒灌闸,过水能力受到河底高程严重限制,建议今年汛后即考虑结合需要扩建的庞口闸底板高程,安排对该段河道疏浚挖深,力争明年春季对闸上引河实施全面疏浚。
    (三)尽快打通东平湖紧急南排流路
    东平湖老湖蓄滞洪运用后一旦向北排水入黄受阻,在紧急情况下可以利用八里湾闸通过流长河连通司垓闸向南四湖紧急泄水。建议尽快修建配套工程,提前打通东平湖洪水南排紧急通道。
    (四)加高加固二级湖堤,提高防风浪能力
    二级湖堤是影响东平湖老湖蓄水能力的的关键工程,针对二级湖堤堤顶高度偏低、防风浪能力不足,堤身堤基缺乏截渗措施、防渗能力差,石护坡强度不够、难以抵御较强风浪淘刷等问题,建议对二级湖堤进行加高加固或修建防浪设施,并加大堤顶宽度,以适应现代化抢险交通的要求,同时解决部分堤段石护坡的厚度不足问题。
    (五)更新改造进出湖闸及备用电厂机电设施
    进出湖闸启闭是黄河、东平湖防汛的重要环节,建议上级尽快安排专项投资更新改造分、泄洪闸的机电设备,或储备大功率移动发电机组以备应急使用,将清河门闸移动启闭方式改变为一门一机启闭方式,确保涵闸的启闭灵活和正常运用。
    (六)更新改造东平湖水情测报设施
    为防止湖区水位遥测设备经常遭受雷击,保证水文遥测设施的安全运用,建议安排专项投资,对东平湖现有水位自动遥测设备更新改造,采用目前较为先进的gsm手机信号报汛方式,提高东平湖水情报汛的可靠性。
    (七)出湖水闸应统一防洪调度运用
    东平湖是当前黄河下游防洪的关键工程,不但在黄河发生大洪水时承担分滞黄河洪水任务,每年还要承纳汶河洪水,防御汶河洪水机遇很多,进入本世纪后的7年当中,就有5年因承纳汶河洪水超过43.00m警戒水位,为维护东平湖防洪调度秩序,建议上级明确规定东平湖所有出湖水闸均由东平湖防汛指挥部统一调度运用。



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