3.2 影响工程建设和规模及需要研究的重大问题
3.2.1 峡江库区特点及社会经济概况
峡江水利枢纽工程位于赣江中游干流河段上,库区坐落在吉泰盆地。峡江库区河道平缓、地势开阔,沿江两岸阶地发育,一般宽度为600~1400m,有的达2000m以上,地面高程一般为45.00~48.00m;直接汇入赣江的支流较多,其中:集水面积大于1000km2的有禾水、乌江和孤江,分别为9058km2、3911km2和3084km2;集水面积在100~1000km2之间的有同江、文石河(燕坊水)、柘塘水、住歧水和黄金江,分别为972km2、361km2、120km2、317km2和287km2;此外,还有众多的小溪流。这些支流中上游坡降大,下游因受赣江顶托形成冲积河谷平原,长度一般为一千至数千米,有的达到近20km(如同江河下游区),形成赣江两岸河谷平原与宽谷浅丘相间的地形地貌。峡江库区河段沿江两岸地势平坦,分布着较多的村镇和数十万亩耕地;支流汇入赣江的汇合口附近,地势更加平坦、宽阔,人口与耕地更为集中。库区河段沿江现有少量堤防,防洪标准低,洪涝灾害严重。
峡江库区淹没共涉及峡江县、吉水县、吉安县、青原区和吉州区5个县(区),据2009年年报资料,5个县(区)总人口165.9万人,其中农业人口116.4万人,全年实现生产总值153.86亿元,第一产业增加值为32.39亿元,第二产业增加值为66.37亿元,第三产业增加值为55.1亿元;年末实有耕地总面积176.91万亩,粮食总产达126.96万t,农民人均年纯收入为4638元。
3.2.2 暴雨洪水特性
1.暴雨特性
赣江流域气候受季风影响,主要的降水时期为每年的4—9月,3月和10月也偶尔会发生暴雨。暴雨类型既有锋面雨,又有台风雨,其水汽的主要来源是太平洋西部的南海和印度洋的孟加拉湾。一般每年4—6月,西南暖湿气流与西北南下的冷空气持续交绥于长江流域中下游一带,冷暖空气强烈的辐合上升运动,形成大范围的锋面暴雨区。因此,锋面雨是赣江流域的主要暴雨类型。7—9月,本流域常受台风影响,此时期,既有锋面雨出现,也有台风雨产生,锋面雨历时较长,台风雨历时较短。从暴雨出现的时间统计,绝大多数的暴雨出现在4—8月,以5—6月出现次数最多,此时期正值江南梅雨期,冷暖气团交绥于江淮流域,形成持续性梅雨天气。
2.洪水特性
赣江为雨洪式河流,洪水由暴雨形成,因此,洪水季节与暴雨季节相一致。一般每年自4月起,本流域开始出现洪水,但峰量不大;5—6月为本流域出现洪水的主要季节,尤其是6月,往往由大强度暴雨产生峰高量大的大量级洪水;7—9月由于受台风影响,也会出现短历时的中等洪水,3月和10月偶尔也会发生中等洪水。因此,本流域4—6月洪水由锋面雨形成,往往峰高量大,7—9月洪水一般由台风雨形成,洪水过程一般较尖瘦。一次洪水过程一般为7~10d;长的可达15d,如1964年和1968年洪水;最短的仅为5d,如1996年洪水和2002年秋汛洪水。峰型与降水历时、强度有关,多数呈单峰肥胖型,一次洪水总量主要集中在7d之内。
3.2.3 洪水地区组成
赣江流域常见的有“九岭山南麓”“雩山地区”“井冈山地区”和“武夷山北麓”四大暴雨中心,暴雨地区组成复杂,因此,洪水地区组成也较复杂。赣江流域洪水地区组成大致可分为三种类型:第一种为中上游来水为主,下游相应,如1961年、1962年、1968年、1994年和1998年洪水;第二种为中上游相继发生大洪水,下游来水较小,如1959年、1964年和2002年洪水;第三种为洪水主要来源于中下游,上游来水较小,如1982年洪水。第一种类型是较为常见的洪水,第二种类型洪水发生机率较小,第三种类型洪水很少发生。
3.2.4 峡江库区干支流洪水遭遇情况
由于赣江的纬度跨越大,峡江坝址上游的洪水与库区支流洪水遭遇的机会小。据峡江坝址上游赣江干流的吉安站和库区内乌江支流上新田站1953—2008年共56年实测洪水资料分析(吉安站和新田站距乌江汇入赣江的汇合口距离分别为21km和23km):除1958年、1965年、1969年、1970年、1993年、2000年、2002年、2003年和2006年共8年两站在同一天发生年最大洪峰流量,1961年和1985年两站发生年最大洪峰流量相隔时间为1d,以及1960年、1982年两站发生年最大洪峰流量相隔时间为2d外,其余年份两站发生的年最大洪峰流量相隔时间均在3d以上;据吉安站和库区内同江支流上鹤洲站1959—2003年共45年实测洪水资料分析(吉安站和鹤洲站距同江汇入赣江的汇合口距离分别为46km和48km):除1965年、1970年、1971年、1984年、1993年和2003年共6年两站发生年最大洪峰流量相隔时间为1d外,其余年份两站发生的年最大洪峰流量相隔时间均在3d以上。
3.2.5 影响工程建设和规模及需要研究的重大问题
3.2.5.1 影响工程建设和规模的重大问题
1.库区淹没范围和损失
峡江库区位于吉泰盆地,河道平缓、地势开阔,建库后淹没区共涉及峡江县、吉水县、吉安县、青原区和吉州区5个县(区)。库区内土地肥沃、人口众多,淹没及其影响范围和损失大。据调查,在不设防护措施情况下,水库正常蓄水位46.00m方案,将淹没库区内19个乡镇以及吉水县城区的耕地达10.13万亩,需迁移人口10.49万人,拆迁房屋592.8万m2。
为了保护有限的土地资源和维护受影响群众的利益,2006年国家对移民安置、土地占用补偿政策做了重大调整,较大幅度地增加了水库淹没处理投资在水利枢纽工程投资中的比重。若不研究减少库区的淹没范围和淹没损失,采取措施降低淹没处理投资,则峡江水库淹没处理投资在工程总投资中的比重相当大。少淹没占用土地资源(耕地),不仅能减少水利枢纽工程的投资,提高工程效益指标,还可保护人类及其他生物赖以生存的栖息地。因此,减小库区的淹没及其影响范围和淹没损失,是峡江水利枢纽工程建设中需要解决的极为关键问题。
2.水库拦蓄洪水控泄流量的选择
峡江水利枢纽工程是一座具有防洪、发电、航运、灌溉等综合利用功能的大(1)型水利枢纽工程,为下游防洪是峡江水库列为首位的除害功能。峡江坝址位于赣江中游,而防洪保护对象位于赣江下游,水库仅能控制调蓄峡江坝址以上的洪水,坝址至防洪控制断面区间洪水水库无法控制。且赣江的纬度跨越大,洪水地区组成复杂,水库既要拦蓄洪水,控制下泄流量,为下游防洪,又要降低坝前运行水位和库区沿程水位,减少库区淹没损失,故水库为下游防洪与减少库区淹没损失是峡江水库的一对无法统一的矛盾。因此,协调好峡江坝址上下游的防洪、实现拦蓄洪水控制泄量并达到为下游防洪的目标是峡江水利枢纽工程设计中需要解决的另一个极其重要问题。
3.为下游防洪蓄滞超额洪量
赣江中下游沿江两岸城镇和部分乡村农田建有堤防工程进行保护,且已建成万安水库、泉港分蓄洪区等防洪工程设施,基本构成了堤库结合、蓄泄兼施以泄为主的防洪工程体系。但抗洪能力仍然偏低,堤身堤基隐患多,穿堤建筑物又不够完善,而且泉港分蓄洪区未进行区内安全建设。《江西省赣江流域规划报告》和《江西省防洪规划简要报告》中均在充分分析现有防洪工程作用及存在问题的基础上,提出赣江中下游防洪工程的总体方案:加高(除险)加固赣东大堤和赣江中下游其他堤防,完建万安水库,修建峡江、峡山和赣江中上游其他各支流上的防洪水库,并进行泉港分蓄洪区的安全建设。
为了防洪保护对象的度汛安全,超额的洪量是主要由峡江水库来承担,还是由峡江水库和泉港分蓄洪区共同承担?若主要由峡江水库来承担,峡江水库需要设置较大的防洪库容,但能减少泉港分蓄洪区的分蓄洪水概率;若由峡江水库和泉港分蓄洪区共同承担,可以减小峡江水库的防洪库容规模和工程投资,但泉港分蓄洪区的分洪损失较大。另外,峡江水库的防洪库容是利用增加防洪高水位和坝高来获得,还是让防护区进水获得?因此,峡江水库为下游防洪如何蓄滞超额洪量也是峡江水利枢纽工程设计中需要解决的重要问题。
3.2.5.2 需要研究的重大问题
减小峡江库区的淹没及其影响范围和淹没损失,须降低坝前水位和库区沿程水位。为了保护肥沃的土地资源,减少库区淹没损失,降低淹没处理投资,须对人口密集、耕地集中、有地形条件的区域采取修建或加高加固防洪堤的方式进行防护,并对浅淹没区采取抬田工程措施使耕地恢复其耕作功能。而且,降低库区的洪水位,也会使库区的部分深淹没区转变为浅淹没区,有利于采取抬田工程措施进行防护。水库为下游防洪时又必须拦蓄洪水抬高库区水位。只有水库恰当地拦蓄洪水、控制泄量,合理地运用泉港分蓄洪区,才能达到为赣江下游防洪的目的。降低库区水位、拦蓄洪水控制泄量、合理运用泉港分蓄洪区均需要研究峡江水库的洪水调度运行方式。
泉港分蓄洪区是一座1958年3月建成的已建工程。泉港分洪闸于1962年顺利地分过两次洪水,分别降低赣江水位0.41m和0.28m,并于21世纪初按100年一遇的设计洪水标准进行了改建,但分蓄洪区内未进行安全设施建设。合理运用已建的分蓄洪工程,需要研究峡江水库为下游防洪时超额水量的临时蓄滞安排,选择合适的防洪库容。
不同的洪水调度运行方式和超额水量临时蓄滞安排的不同又会涉及设计洪水位和校核洪水位以及泄水闸和挡水坝的高低,即涉及工程规模的确定。
综上所述,峡江水利枢纽工程在设计阶段需进行洪水调度运行方式和峡江水库防洪库容的研究。