董一然 董衛(wèi)朝 孫新忠
(1.山西小浪底引黃水務(wù)有限公司 山西垣曲 043700;2.運城市河湖務(wù)管理中心 山西運城 044000;3.運城市水利科技與宣傳中心 山西運城 044000)
鹽池與運城市中心城區(qū)(以下簡稱城區(qū))均位于涑水河流域中部。流域東南被中條山環(huán)繞,西北由紫金山和峨嵋?guī)X環(huán)抱,中間為運城盆地,流域地勢自東北向西南傾斜。鹽池地處運城盆地東南部,為一構(gòu)造成因的封閉型內(nèi)陸咸水湖,其東南緊靠中條山北麓,以北、以西為涑水平原。鹽池東西長32 km,南北寬約3~5 km,區(qū)域面積約130 km2,水面面積約30 km2,為世界上三大硫酸鈉鹽型內(nèi)陸咸水湖之一。隋朝時期鹽池的鹽稅收入占到了全國稅收的八分之一,由于其十分重要的經(jīng)濟(jì)地位,歷史上為保護(hù)鹽池免遭洪水侵害,人們在其東部修建了鴨子池、湯里灘蓄滯洪區(qū)以及用于攔截兩灘以東中條山溝洪的姚暹渠。在其西部修建了北門灘、硝池灘(現(xiàn)為西塬湖水庫)蓄滯洪區(qū)以及用于攔截兩灘以西中條山溝洪的灣灣河,形成了攔、泄、蓄結(jié)合的三道防洪屏障。在鹽池以南修建了數(shù)十道擋水堰(與鹽池東西檔水堰并稱“七十二道堰”),將中條山北麓溝峪來洪導(dǎo)引至鹽池東西“四灘”之中,有效避免了洪水直泄而下對鹽池造成的威脅。同時對涑水河進(jìn)行了三次改道,使其由原來城區(qū)東部直入湯里灘、鴨子池的涑水古道改至鹽池以北約20 km 的涑水平原中部,極大減免了流域來洪對鹽池的威脅,使其北部形成了涑水河及姚暹渠攔、泄結(jié)合的兩道防洪屏障。以上“四灘”“兩河”“七十二堰”的興建,形成了一套比較完善的保護(hù)鹽池免遭外部客水威脅的防洪工程體系,見圖1。
運城市城區(qū)位于鹽池以北,地面高程高于鹽池約50~60 m 左右,由于兩者位置緊鄰,因此,城區(qū)防洪安全與鹽池防洪安全有著密不可分的緊密聯(lián)系。解放后,隨著城區(qū)向北、向東快速發(fā)展與擴(kuò)張,姚暹渠已逐漸被城區(qū)包圍,成為一條城中渠。而位于城區(qū)以北約10 km 的涑水河已不僅是作為保護(hù)鹽池安全而且也是保護(hù)城區(qū)安全的一道防洪屏障,發(fā)揮著攔、泄涑水河上游及峨嵋?guī)X以南區(qū)域來洪的作用。
運城市城區(qū)范圍總體地勢東北高、西南低。南北方向有兩道低洼地帶,一是東部的原涑水古道,即現(xiàn)在的樊村、安邑、八一、韓信溝梯級水庫群溝帶;二是西部的干河河道,兩者以中銀路-學(xué)苑路為分水嶺。1935年建成通車的南同蒲鐵路東西向橫貫城區(qū)中部,又基本將城區(qū)劃為了南北兩大匯水區(qū)域。故此,自然地形地勢條件及同蒲鐵路的攔擋使整個城區(qū)形成了北城區(qū)、南城區(qū)、禹都區(qū)、新區(qū)及空港南、北區(qū)共6 大排水區(qū)域,目前建成區(qū)總面積約95.5 km2,見圖1。
圖1 運城市中心城區(qū)水系圖
解放后,先后在涑水古道內(nèi)興修了樊村、安邑、八一、韓信溝四座梯級水庫,在涑水河上、中游分別興建了呂莊、上馬兩座中型水庫,在姚暹渠干流上興建了苦池水庫(目前已降為蓄滯洪區(qū)),在青龍河支流上興建了崔家河、躍進(jìn)、禹王(目前已報廢)水庫,在白沙河支流上興建了白沙河、中留等水庫。以上這些工程的建成,為保護(hù)城區(qū)、鹽池以及下游村莊的防洪安全都發(fā)揮了十分重要的作用。隨著城區(qū)范圍的快速擴(kuò)張,鹽池“四灘”(湯里灘、鴨子池、硝池灘、北門灘)目前已不僅是作為保護(hù)鹽池安全的蓄滯洪區(qū),也是保護(hù)城區(qū)免遭雨澇侵害的蓄滯澇區(qū),其位置、作用十分重要。
2.1.1 洪水對城區(qū)的影響
1958年涑水河流域曾發(fā)生過一次大洪水,造成眾多河堤被毀、水庫大壩決口,洪水沖進(jìn)鹽池,洪水后黨和政府對鹽池防洪體系進(jìn)行全面規(guī)劃、綜合治理,整治、重建,在涑水河上游興建了大量的水庫、淤地壩等水利工程,對流域來洪發(fā)揮了巨大的蓄滯作用,使得流向城區(qū)以北及城區(qū)南部的洪水被有效蓄滯,大大減小了對城區(qū)的威脅。從最近一次2021年9月22 至28日的強(qiáng)降雨(為有氣象資料記錄以來持續(xù)七天降雨歷時中最大的一次降雨過程,降雨量193.8 mm)過程可明顯看出,承擔(dān)涑水河下游防洪任務(wù)的上馬水庫及苦池蓄滯洪區(qū)蓄滯作用尤為明顯。上馬水庫總庫容3165 萬m3,本次最大蓄水僅約90 萬m3,苦池蓄滯洪區(qū)總庫容1370 萬m3,本次蓄水僅約270 余萬m3,均遠(yuǎn)未達(dá)到其設(shè)計防洪庫容。因此,本次降雨雖持續(xù)時間較長,總雨量較大,但就洪水而言對城區(qū)的威脅并不大。
2.1.2 洪水對鹽池的影響
洪水對鹽池的影響除涑水河上游來水外,主要來自于其以南中條山北麓的溝道來水,雖然解放后在中條山北麓(匯入鹽池范圍內(nèi))各大溝道興建了5 座?。á颍┬退畮?,但由于這些水庫庫容均較小,蓄水量十分有限,庫滿后多余洪水仍將順勢而下進(jìn)入鹽池,加上邊山多條小峪口洪水的匯入,形成了鹽池的主要來洪源。
鹽池以北因受到涑水河與姚暹渠的攔泄,加之其下墊面為平原農(nóng)耕區(qū)域,難以形成較大的地表徑流,因此基本無洪水進(jìn)入。
鹽池以東的鴨子池承擔(dān)著蓄滯洪水保護(hù)鹽池的作用,但自2012年以來城東污水處理廠中水的排入,侵占了其蓄滯庫容,導(dǎo)致池水位一直處于較高狀態(tài)。而一旦遇流域強(qiáng)降雨發(fā)洪,將無庫容可蓄,對鹽池安全將造成極大威脅。如2021年9月22 至28日的持續(xù)強(qiáng)降雨,為防止池水位的快速升高,城東污水處理廠中水已轉(zhuǎn)排鴨子池以東的湯里灘蓄滯洪區(qū)。鴨子池以南中條山雖有部分流域面積,但因其面積較小,亦無較大的溝洪流入,故對其水位變化的影響較小。鴨子池以東的湯里灘,其以南的中條山北麓雖有七條較大溝道來洪,但基本被姚暹渠攔截而泄往下游的苦池蓄滯洪區(qū),平原區(qū)來洪量十分有限,故其蓄水量有限。
鹽池以西的北門灘蓄滯洪區(qū),其洪水主要來源于該灘之北姚暹渠以南的平原區(qū)來水,但來洪量十分有限,其主要來水為南城區(qū)雨污水(雨期通過常硝渠)的排入,多年來水位一直位于高水位運行。北門灘以西的硝池灘蓄滯洪區(qū)(現(xiàn)西塬湖水庫),其洪水主要來源于該灘之南中條山北麓的五龍峪及周邊等溝峪來水,該灘之北姚暹渠以南的平原區(qū)來水則十分有限,但由于北門灘雨污的排入(北門灘達(dá)警戒水位后由北門灘泵站抽排予硝池灘),亦長期保持在高水位運行。如2021年9月22 至28日的持續(xù)強(qiáng)降雨,導(dǎo)致北門灘最高蓄水位已超歷史最高水位0.16 m,硝池灘最高蓄水位已超歷史最高水位達(dá)0.44 m 之高。由此可見,一旦流域發(fā)生強(qiáng)降雨,將很快造成兩灘水位的快速升高,對鹽池的安全威脅增大。
2.2.1 雨澇對城區(qū)的影響
歷史上,城市的概念還相對比較模糊,城區(qū)面積也都非常有限,加之生產(chǎn)力水平低下,地面硬化材料的應(yīng)用還比較落后,雨澇的影響十分有限。即使解放初期,城區(qū)的發(fā)展也才開始起步,雨澇對城區(qū)造成的威脅也十分有限。但解放后70 余年來,隨著生產(chǎn)力水平的快速提高,經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展,城區(qū)范圍得以快速擴(kuò)張,加之地面大量硬化,導(dǎo)致徑流系數(shù)大幅提高,城區(qū)積澇增大,雨澇已成為威脅城區(qū)人民生命財產(chǎn)安全的主要根源。從2021年9月22 至28日的持續(xù)強(qiáng)降雨過程看,降雨造成中心城區(qū)多處區(qū)域積水,且最大積水深度達(dá)近半米之多,導(dǎo)致部分居民家地下室進(jìn)水,交通受阻,居民出行困難,城區(qū)內(nèi)三座?。á瘢┬退畮斐惨厮畮焱饩:撕樗恍钏畮旄咚贿\行造成周邊建筑物基礎(chǔ)被浸,人民生命財產(chǎn)安全受到較大威脅。
2.2.2 雨澇對鹽池的影響
流域一旦發(fā)生降雨,南城區(qū)雨污水即通過常硝渠進(jìn)入北門灘蓄滯洪區(qū),侵占其防洪庫容,當(dāng)北門灘達(dá)警戒水位時(同蒲鐵路安全水位)即啟動北門灘排水泵站抽排予硝池灘,故而導(dǎo)致北門灘、硝池灘長期處于高水位運行狀態(tài),當(dāng)蒸發(fā)滲漏不能完全消耗掉來水或遇持續(xù)降雨情況下,為保證北門灘及硝池灘大壩安全,北門灘將不得不開閘向鹽池放水。2021年9月22至28日的持續(xù)降雨即是明證,短短數(shù)天之內(nèi)北門灘即向鹽池排放澇水量達(dá)約300 余萬m3。城區(qū)東部的空港區(qū)、“四庫”周邊的禹都區(qū)以及新區(qū)來澇在“四庫”蓄滿的情況下,亦不得不排向鹽池,也是造成鹽池水位升高的一個原因。
據(jù)調(diào)查,2021年9月22 至28日的持續(xù)強(qiáng)降雨造成鹽池水位上漲約2.06m,為鹽池歷史最高水位,這其中既有其南部中條山北麓眾多溝峪來洪的原因,也有蒙華鐵路隧洞自2019年初以來每日約0.5~3.0 萬m3裂隙水長期排入的原因,當(dāng)然,城區(qū)雨澇的排入也是其一個重要原因。但總體來看,南部中條山北麓溝峪來洪是主因。蒙華鐵路隧洞來水雖時間較長,似乎累積水量較大,但鹽池平均每年高達(dá)約1 300 余mm 的水面蒸發(fā)量遠(yuǎn)高于其來水量與天然降水量之和,其對本次鹽池水位的大幅上漲影響并不大。而本次城區(qū)澇水的排入雖并非其主因,但卻無疑起到了一個雪上加霜的作用。
鹽池“四灘”均為保護(hù)鹽池的蓄滯洪區(qū),但自2012年以來,除湯里灘外,其余三灘均處于較高水位蓄水狀態(tài)。2021年9月22 至28日的持續(xù)強(qiáng)降雨,城區(qū)內(nèi)四座小型水庫因蓄水量有限不得不超設(shè)計水位運行,導(dǎo)致庫岸周邊建筑物安全受到一定的威脅。城西兩座主要的排水泵站因排水流量有限也難以及時抽排,致使城區(qū)積澇增大,部分居民家戶進(jìn)水、交通受阻、出行困難,嚴(yán)重影響居民的正常工作和生活秩序。
究其根源,主要有三方面。一是污水處理廠中水長期侵占蓄滯洪區(qū)庫容,導(dǎo)致流域和城區(qū)發(fā)生洪澇時無處滯蓄,該問題主要以鴨子池表現(xiàn)尤為明顯。雖然市政府原規(guī)劃城東污水處理廠中水排往八一水庫,再由八一水庫抽排至姚暹渠泄往伍姓湖,經(jīng)伍姓湖調(diào)節(jié)后再向西排往黃河。但因2020年提標(biāo)前城東污水處理廠中水排放標(biāo)準(zhǔn)一直執(zhí)行國家《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)一級A 標(biāo)準(zhǔn),2016年10月八一水庫開發(fā)為濕地公園后,其周邊興建了大量的住宅小區(qū),對水環(huán)境質(zhì)量提出了更高的要求。雖城東污水處理廠為滿足國家對入黃水排放標(biāo)準(zhǔn)的要求,于2019年對其處理工藝進(jìn)行了提標(biāo)改造,但由于之前的長期排放,水庫內(nèi)不可避免蓄積了大量的前期污染體,導(dǎo)致后期中水穿膛而過時又被再次污染。鑒于八一水庫對水環(huán)境質(zhì)量的要求,迫不得已只能排往距其較近的鴨子池,從而導(dǎo)致鴨子池蓄滯洪庫容被占。2021年9月22 至28日的持續(xù)強(qiáng)降雨前,鴨子池已蓄水量達(dá)約880 萬m3,基本為中水,占據(jù)了約580 萬m3的蓄滯庫容,占鴨子池總蓄滯庫容1 041 萬m3的55.7%。二是目前南城區(qū)管網(wǎng)還有部分區(qū)域沒有實行雨污分流制,導(dǎo)致大雨時因城西污水處理廠處理能力有限而使雨污混合水直接排向北門灘,北門灘庫滿后又再抽排至硝池,造成兩灘水質(zhì)均被污染,又由于其水質(zhì)達(dá)不到國考點要求的排放標(biāo)準(zhǔn)而不得不長期滯留于兩灘之內(nèi)。據(jù)調(diào)查,2021年9月22 至28日的持續(xù)強(qiáng)降雨前,北門灘已蓄水約200 萬m3,約占其蓄滯庫容311 萬m3的64.3%;硝池灘已蓄水約4 200 萬m3,其中占據(jù)調(diào)洪庫容量1 915 萬m3,占總調(diào)洪庫容2 995 萬m3的63.9%。三灘雨前僅雨污水、中水就侵占了其總滯(調(diào))洪庫容的62%,剩余庫容僅1 653 萬m3,而本次降雨僅城區(qū)匯集的雨澇水量就達(dá)約300 萬m3左右,再加上二灘流域來洪約2 000 余萬m3,剩余庫容根本無法承納。鑒于此,為保證西塬湖水庫及北門灘大壩安全,除姚暹渠以不超過8 m3/s 的安全流量下泄外,多余水量只能通過北門灘控制閘泄往鹽池,從而導(dǎo)致鹽池水位的大幅上漲。三是鹽池防洪工程老化失修,難以承擔(dān)起應(yīng)有的防洪功能。鹽池防洪工程興建年代久遠(yuǎn),距今大都在數(shù)百年至千余年間,目前普遍存在老化失修、渠堤單薄等問題。如,興建至今已達(dá)1 500 余年歷史的姚暹渠渠堤老化失修嚴(yán)重,縱橫縫密布,安全泄量大打折扣。城區(qū)段雖進(jìn)行了改造,但出城后至伍姓湖段大部分渠道均還未進(jìn)行過加固處理,2021年9月22 至28日的持續(xù)強(qiáng)降雨,僅通過不足10 m3/s 流量即在城外附近的西王段發(fā)生了決堤。與鴨子池一堰相隔的黑龍堰也已興建達(dá)540 余年之久,至今幾乎未曾進(jìn)行過全面加固,堰體嚴(yán)重老化失修,2021年9月22 至28日的持續(xù)強(qiáng)降雨過程中即發(fā)現(xiàn)泄水涵洞(湯里灘與鴨子池間泄水通道)上出現(xiàn)縱向裂縫達(dá)十余米之長,雖因空港區(qū)排水通道未通而未能大量蓄水,但即使水道開通也不敢貿(mào)然大量蓄水。常硝渠下游改造尚未完成,泄流量達(dá)不到設(shè)計流量值,致使下游水漫溢堤,沖毀農(nóng)田等。工程方面存在的問題是造成了本次防洪排澇調(diào)度中欲泄不敢暢泄、想蓄而不敢滿蓄被動局面的主要原因。
從以上分析可以看出,中水長期侵占蓄滯洪區(qū)庫容、管網(wǎng)雨污合流制及防洪工程設(shè)施老化失修是城區(qū)防洪排澇中存在的三個主要問題。隨著城區(qū)范圍的不斷快速擴(kuò)張,本著既要盡快解決好當(dāng)前亟需解決的問題又要謀劃解決好未來城區(qū)發(fā)展可能出現(xiàn)的排澇問題,依照“輕重緩急”原則,特提出以下三步實施計劃。
1)近期:清除水庫污染體,實施南城區(qū)(老城區(qū))管網(wǎng)雨污分流工程
盡快清除八一水庫內(nèi)原蓄積的污染體,使達(dá)標(biāo)中水不再造成二次污染,亦或興建城東污水處理廠直排姚暹渠間的排水工程,恢復(fù)蓄滯洪區(qū)庫容。如能達(dá)到這一目標(biāo),即使在目前姚暹渠、常硝渠工程現(xiàn)狀情況下,仍可依靠四灘來基本達(dá)到蓄滯城區(qū)雨澇的目的和作用。雨污分流方面,目前政府正在對老城區(qū)管網(wǎng)進(jìn)行雨污分流改造,對新城區(qū)管網(wǎng)建設(shè)則已按雨污分流進(jìn)行規(guī)劃并實施,預(yù)計不遠(yuǎn)的將來雨污完全分流后即可對滯留于北門灘及硝池灘內(nèi)的雨澇水實現(xiàn)常排,從而保證在一旦來洪時有足夠的庫容來蓄滯洪澇,保證鹽池及城區(qū)安全度汛。
2)中期:加固堤堰、打通湯里灘水道
一是加固黑龍堰堰體及姚暹渠渠堤,使工程切實達(dá)到原設(shè)計蓄泄標(biāo)準(zhǔn),充分發(fā)揮工程應(yīng)有作用及效益。二是興建空港南、北區(qū)排水渠,打通通過姚暹渠泄往湯里灘的排水通道,使空港區(qū)雨澇不再沿渠下泄,減輕姚暹渠城區(qū)段的泄水壓力。三是打通八一水庫下游(韓信溝)與湯里灘間的泄水通道(目前在建的官道河生態(tài)治理工程已將其納入建設(shè)內(nèi)容之內(nèi)),使“四庫”周邊匯水區(qū)域雨澇達(dá)到設(shè)計蓄水量情況下余水能夠順暢排入湯里灘。從而最大限度發(fā)揮現(xiàn)有蓄、泄工程應(yīng)有的功能和效益。
3)遠(yuǎn)期:興建排水總干渠及調(diào)蓄池,徹底解決城區(qū)排澇問題
在干河末端站北調(diào)節(jié)池向西興建排水總干渠及其下游的王家營灘、馮莊頭調(diào)蓄池,打通北城區(qū)排水通道(目前正在進(jìn)行前期工作),徹底解決北城區(qū)、規(guī)劃西城區(qū)(通過規(guī)劃的規(guī)二河排放)澇水,以及未來城區(qū)北部鹽湖高新技術(shù)園區(qū)的雨澇排放問題,為基本解決中心城區(qū)洪澇災(zāi)害發(fā)揮應(yīng)有的作用和效益。