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武汉市防洪

2020-04-09 21:01

武汉市地处长江中游,汉水与长江交汇处,是湖北省省会,全省政治、经济、文化中心,中国水陆交通重要枢纽和综合性工业基地,钢铁、机械、轻纺、商贸、汽车、光纤通信等产业在全国占有重要地位。1999年底,城区人口740.2 万人,市区建成区面积208 km2,国内生产总值1 085.68亿元。长江、汉水把市区分隔为武汉三镇(汉口、武昌、汉阳),汉口以北紧靠府环河。长江流经市区长为145 km;汉水流经市区长为62 km;府环河在市区流程长60 km。市区地面除局部山丘外,一般高程在21~27 m之间,平均地面高程约为24 m,低于外江最高洪水位1~7 m。武汉市主要受长江和汉水等外江洪水的威胁,市区暴雨会造成涝灾。武汉市防洪是长江防洪的重要组成部分。

洪水特性和洪涝灾害

武汉市的外江洪水主要呈现以下特征:①汛期长。长江洪水一般发生在5~8月,而汉水洪水发生在7~10月,因此武汉汛期长达6个月左右。②流量大。长江武汉河段多年平均年径流量7 374亿m3,最大洪峰流量76 100 m3/s。③水位高,且高水位的发生频次愈来愈密。1954年洪水位最高,1865~1999年武汉关水位超过27 m以上的达18次,平均7.5年1次。其中,1980~1999年以来发生9次,平均约2年1次。

武汉洪水类型主要有:①长江干支流洪水遭遇,高水位持续时间长、洪量大的洪水,如1931年、1954年、1998年洪水;②长江中、上游若干支流发生强大集中性暴雨,洪峰流量特大的洪水,如1935年洪水。两类洪水对武汉市均可造成严重的灾害。此外,还有市区集中暴雨灾害,如1982年6月涝灾。据不完全统计,清道光以前,武汉地区平均约20年有一次成灾洪水。近代自1865年汉口建立水文站以来,武汉市区几次被淹,灾害严重。1931年洪水,武汉关最高洪水位28.28 m,三镇被淹近100 d,最大水深6 m,市区街道行船,78万人受灾,32 600人死于洪水、饥饿和瘟疫;1935年洪水主要是汉水来水,汉口张公堤险情极度紧张,汉阳被淹,武昌沿江一带街道水深0.3~0.4 m;1954年洪水武汉关最高洪水位达29.73 m,是1865年武汉关有水位记录以来的最高洪水位,汉阳被淹,武昌、汉口被洪水围困100多d,京广铁路中断约3个月,工厂大部分停工,损失难以估计。1982年6月19~21日武汉市区降雨量411 mm,其中24 h集中暴雨300 mm,受涝面积62 km2,受灾人口127万,死亡15人,当年经济损失约2.5亿元。1998年长江发生自1954年以来的又一次全流域性大洪水,整个汛期历时93 d,8月19日21时武汉关出现最高29.43 m的洪水位,最大洪峰流量71 100 m3/s,城区出险402处。经过紧急抢险,尽管长江、汉水堤防没有决口,但是城区暴雨造成内涝,洪涝损失仍达19亿元。

防洪建设简史

公元1世纪~2世纪前,武汉地区河道纵横,湖群密布,人口较少,多住武昌、汉阳高地。公元2世纪开始设军事城堡。公元7世纪,人口增多,修城墙的同时开始修堤防水。17世纪初,汉水尾闾从晴川阁入江改由龙王庙入江后,汉口开始修堤。据有关记载:武昌汉阳门至平湖门间花蕊堤始建于1111~1118年;1190~1194年筑万金堤;1206~1308年修打门堤;1612年后修熊公堤;1899~1900年修武青堤、武泰堤。武昌历代所修堤防多次为洪水所毁,屡经修复。汉阳自1506年开始据地势修筑零星垸堤,1644年修拦江堤。汉口1635年筑长堤(即袁公堤),1905年修张公堤,1929年修武汉关堤,1931年后逐渐围成汉口圈堤。至1949年,三镇堤防总长108 km。但堤防堤身低矮,堤型参差,管理不善,隐患多,加之堤上挖壕沟,筑碉堡等工事,堤防遭到严重破坏,防御洪水能力很低。江水位到27 m以上,堤防即险象丛生。

1949~1954年,按照1931年长江武汉关最高洪水位28.28 m的标准,对堤防进行维护和建设。1954年长江大水后,按照1954年武汉关最高洪水位29.73 m加安全超高1.0 m的标准进行维护和建设。武汉附近设杜家台、西凉湖、武湖、张渡湖、白潭湖和东西湖分蓄洪区6处。到1974年,根据整体防洪规划要求,三镇堤防系统和分蓄洪工程基本建成。1968年丹江口水库工程初期规模建成,减轻了汉水洪水对武汉市的威胁。至此,武汉市初步形成具有堤防、分蓄洪工程和丹江口水库的防洪体系。1974~1982年,按武汉关水位29.73 m加安全超高1.5 m的标准进行堤防维护和建设。1982~1999年,按武汉关水位29.73 m加安全超高2.0 m的标准进行维护和建设,并把隔渗和除险加固纳入建设范畴。

防洪工程现状

武汉防洪工程包括堤防(参见彩图ⅪⅤ—28)、涵闸、水库和分蓄洪区。城市堤防包括城区和郊区两部分。武汉市堤防全长800 km,其中按重要程度和水系划分,长江、汉水干堤465 km,连江支堤335 km;按等级划分,国家确保干堤194.4 km,一般干堤、连江支堤605.6 km;按堤防结构划分,混凝土防水墙52.42 km,其中蔡甸2 km,城区50.42 km,其余为土堤。武汉市城区分为汉口、武昌、汉阳3个独立的防洪保护圈(见图)。①汉口防洪保护圈由汉口沿河堤、汉口沿江堤、张公堤组成,全长52.73 km,堤顶高程31.7~32 m,保护圈面积133.8 km2,除京广铁路留有约20 m道口外,其余堤防均已形象达标。②武昌防洪保护圈由长江武惠堤、武钢工业港堤、武青堤、武昌市区堤、八铺街堤、武金堤以及武昌地区以南的自然高地组成,堤线77.72 km,堤顶高程30.7~32.2 m,保护圈面积约820 km2。③汉阳防洪保护圈由汉阳沿河堤、汉阳拦江堤、高公街堤、鹦鹉堤、江永堤、烂泥湖堤、永固堤、襄永堤、保丰堤、汉阳隔堤和自然高地组成,全长63.95 km,保护圈面积约413.5 km2。市区确保干堤防洪标准按1954年武汉关最高洪水位29.73 m超高2 m,水面坡降按1954年当地最高洪水位控制建设。混凝土防水墙采用“⊥”型结构,内外设置挡土墙戗台马道,以控制墙身稳定;土堤顶宽为8 m,内外坡比为1∶3,堤外防浪台(防渗铺盖)面宽一般为10~25 m;堤内压浸台多为一级,面宽10 m,部分堤段设置二级压浸台,面宽15 m,高出地面约1 ~1.5 m,两台边坡均为1∶3。至1998年,全市长江、汉水干堤已达标165 km。武汉城区堤防上共有通道闸口303处,排水出口80处,涵闸47座,排水泵站51座。武汉全市有水库273座,其中大型3座,中型6座,小型264座,集雨面积852 km2,总库容9.25亿m3。武汉附近6个分蓄洪区,规划分蓄洪水68亿m3。1998年大水后,国家在1999年安排了投资6.5亿元,主要实施堤防除险加固达标、涵闸除险、水库除险、泵站维护改造等重点水利工程148项,工程完成后,全市长江、汉水干堤达标堤段可增加到283 km。2000年长江、汉水干堤计划达标堤段可增至374 km。至2001年,465 km长江、汉水干堤全部达标。

ⅩⅣ—28 汉水大堤

贺道富摄

武汉市防洪工程示意图

武汉市区河道状况

长江武汉市区河段按平面形态大体上可分为3段,上游段较为稳定,中游段次之,下游段由于节点间距较大,稳定性较差,且由天兴洲分为微弯分汊河段。汉水武汉河段主要特性为多弯、窄深,堤岸合一。河宽一般均在200~400 m之间,汉水铁桥以下(出口段)更窄。本河段堤岸合一河道长达18 km。

防洪工程运用方式

武汉市单靠城市自身的防洪设施是不能完全解决洪水威胁的,必须依靠全流域的全面规划和综合治理。首先是充分利用三峡、隔河岩、丹江口等上游水库的调蓄作用,并充分发挥河道行洪能力,必要时,应用上游和武汉附近的分蓄洪区。武汉附近的防洪工程应用原则为:当武汉关水位达到28.28 m时,武汉附近部分低矮民垸自溃蓄洪。当武汉关水位达到29.5 m,并预报上游继续涨水,武汉关水位接近29.73 m时,作好运用武汉附近的分蓄洪工程分洪的安排,考虑东西湖社会经济、交通枢纽的重要性和其他因素,分洪运用放在最后。当预报水位超过29.73 m时,若洪水主要来自汉水,则首先开启杜家台分洪闸运用杜家台分洪工程分洪,同时利用丹江口水库补偿调节错峰,1983年实践证明效果良好。若预见期内长江洪水大,汉水洪水小,且丹江口水库尚预留有较多防洪库容时,则利用黄陵矶闸或爆破长江江堤分洪入杜家台分洪区。按工程现状,如发生比1954年更大洪水,除充分利用市区上游和附近的分蓄洪工程外,还需利用其他圩垸分洪或适当抬高防御水位。

防洪工程存在问题

①堤防尚未全部按防御1954年洪水标准形象达标;②工程质量差,部分建筑物年久失修,历史险工未彻底治理;③江滩乱建乱占,人为设障影响行洪;④分蓄洪区安全建设远未达标,运用时难以按分蓄洪标准调度。

市区防御外洪的总体能力

武汉市堤防通过多年的加修,干堤防洪能力有了较大提高,通过了1998年有水文记载133年间第2大洪水(29.43 m)的考验。近年大规模防洪工程建设的实施,大量险工已处理,险情大为减少。截至2000年汛前,长江、汉水尚有91 km堤防未按1954年洪水形象达标。对于已经形象达标的工程,由于堤基堤身问题,险工险段的整治未得到全部解决,因此,武汉市区防御外洪的总体能力,还未达到防御29.73 m的防洪标准。另外,从洪水量上讲,如果再发生1954年洪水量,在不能充分利用分蓄洪区的情况下,加上自然和人为因素造成的湖泊、河道调蓄能力下降,武汉关水位可能超过29.73 m。

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