金麗波，石文春，楊鴻剛

(1.綏化農(nóng)墾振寰水利工程有限責任公司，黑龍江綏化152241;2.黑龍江省水利水電勘測設計研究院，哈爾濱150080)

1 太陽島西區(qū)堤防概況

太陽島西區(qū)堤防工程位于哈爾濱市松花江北岸灘地，是哈爾濱城市防洪工程的重要組成部分，工程建設可對市區(qū)大洪水合理分流，有利于三橋擴孔后大洪水宣泄，可保護哈黑公路及月亮灣、上塢地區(qū)，還可保護大片寶貴土地用以建設太陽島風景名勝區(qū)以冰雪活動為主的生態(tài)園林公園，故西區(qū)堤防建設是完全必要的。

太陽島西區(qū)堤防工程主要包括堤防、護岸、魚咀護灘、固灘、排水閘站5個部分，施工期為2 a。堤防上、下游端20 a一遇洪水位為120.32～119.95 m，堤頂高程為121.50 m，堤防總長4 536 m，堤內(nèi)面積249 hm2，按3級堤防設計。

考慮堤防邊坡的穩(wěn)定和堤基、堤身的滲透穩(wěn)定以及防汛搶險和城市建設景觀的多功能需求，堤防設計頂寬12 m，迎水面邊坡1∶3，背水面邊坡1∶4，堤頂設瀝青混凝土路面，迎水坡為干砌石護坡，背水坡為草皮護坡。

2 堤線布置要求

1)圍堤前端位置，將影響松花江南北分流，在大洪水情況下，其分流比應與下游泄流能力相應，且應保持水流平順通暢。

2)臨主江道的圍堤走向要有利于維護中低水河槽的穩(wěn)定性。

3)為了不影響二水源引水，與二水源相對的南側堤應有一段與主江道岸線平行。

4)圍堤與二水源及群力堤要有合理的堤距，保持大于下游公路橋的過流能力。

5)中低水航道要有安全的過橋夾角，主流向應與公路橋正交。

3 堤線方案選定

在可行性研究階段對太陽島西區(qū)堤防按圍島的面積大、中、小設計了3個方案，進行了方案比選。選定方案1圍堤工程量及投資最少，對行洪影響最小，分流作用稍差。但少占灘地，少改變江道現(xiàn)有面貌，故確定采用該方案。

堤線東從月亮灣堤與哈黑公路路堤接頭的對應點起，坐標x為5071991、y為42543287，堤線沿金水河河岸方向上行，略呈東北～西南向，至樁號1+127處以半徑為415 m的圓弧向南拐，沿崗地西側及串溝東岸向南，最西端點樁號1+635，再以半徑為550 m的圓弧拐向東南，堤線至樁號2+354后與主江道平行向東，在公路大橋橋頭北端160 m處與路堤相接，坐標x為5070661、y為42544557，路東即上塢堤起點為止。堤線走向見圖1。

圖1 太陽島西區(qū)堤防工程堤線布置圖

4 工程建設對行洪的影響分析

4.1 南京水科院的試驗

1996～1998年南京水科院對松花江哈爾濱市城區(qū)段進行了江道河工模型試驗，先后提出了《哈爾濱防洪總體布局方案試驗研究》、《哈爾濱市防洪總體布局方案定床補充試驗研究》等報告。

通過試驗說明哈爾濱市城市防洪工程總體方案合理，在滿足防洪要求的前提下，統(tǒng)一協(xié)調(diào)了防洪、航運、環(huán)境和城市建設用地的諸方面要求。

關于太陽島西區(qū)堤防的試驗結果是:西區(qū)工程建在公路上游河灘地上，改變了江道洪水的邊界條件，縮小了行洪斷面面積，使洪水位有壅高現(xiàn)象，但壅高幅度不大，實際上相當公路路堤壅水向西延伸，對于試驗方案50 a和100 a一遇的洪水分別壅高5 cm和3 cm，且壅高值隨流量的增加而減小;工程段流場略有變化，但幅度也較小。

4.2 中國水科院的計算

1998年10月中國水利水電科學研究院采用不規(guī)則網(wǎng)格二維非恒定流數(shù)值計算模型，根據(jù)計算區(qū)域內(nèi)的地形、道路、堤防走勢及不同地區(qū)的水流形態(tài)，采用了三邊形、四邊形和五邊形等不規(guī)則網(wǎng)格。在計算通道類型上分為河道、灘地、有缺口堤型阻水建筑物、無缺口堤型阻水建筑物4類，以便對基本方程采用不同的簡化方式，保證精度。計算域共劃分為760個計算網(wǎng)格，時間步長Δt=3 s。糙率系數(shù)n主槽取0.024、灘地取 0.06。

計算結果為:西區(qū)建堤后，調(diào)整了南、北汊分流比，使南岸水位增加2～4 cm，北岸降低2～3 cm，南側流速略增加?？偟目次鲄^(qū)建堤并不影響行洪，而有利于水勢調(diào)整。西區(qū)建堤壅高值不大，對水位影響的差別很小。

4.3 堤防初步設計階段分析計算

松花江哈爾濱市城區(qū)的江道在人工建筑物硬性控制下，具有微曲分汊型特性，在一水源以下的主江道分出數(shù)個江汊，過一水源后主江道折向南行，又急拐向東過哈黑公路主橋和濱洲鐵路橋。

哈黑公路路堤阻擋了過灘洪水，部分洪水通過副橋金河橋下泄，這部分水流現(xiàn)分別在太陽島東區(qū)堤防兩側向南流，與主江道匯合。現(xiàn)濱洲、濱北兩鐵路橋已在松花江北側擴孔建新橋，哈黑公路完成了北側擴孔，加寬路堤且抬高路面高程。為保證航運，中小水仍走主江道，已在濱洲鐵路擴孔橋下游側設大頂子山航電樞紐控制性工程。為充分發(fā)揮擴孔橋的泄洪作用，已在月亮灣、太陽島北側的灘地上開挖泄洪渠。這樣中小水情況下鐵路擴孔橋不過流，而大洪水情況下充分泄洪，城區(qū)段的松花江將形成南北平行的兩股水流，南支即現(xiàn)主江道，約宣泄全江2/3的洪水流量，北支約宣泄全江1/3的洪水流量。

初設階段水面線計算采用簡化的穩(wěn)定非均勻流公式，河道橫斷面圖直接采用1999年施測的松花江流域防洪規(guī)劃成果，共計50個斷面。設計水面線斷面數(shù)據(jù)在規(guī)劃數(shù)據(jù)基礎上考慮西區(qū)圍堤建設后對過水斷面的影響，對松哈加4斷面數(shù)據(jù)進行修改。經(jīng)計算，太陽島西區(qū)圍堤對松花江干流洪水位產(chǎn)生一定壅高影響，工程所在位置松CS哈加4斷面壅高2 cm，壅高峰值出現(xiàn)在松CS哈加3斷面，為4 cm。壅高產(chǎn)生的回水殲滅點為松CS26斷面，回水影響長度為39.9 km。

5 結論

綜合南京水科院的河工模型試驗、中國水科院的數(shù)學模型計算及堤防初步設計階段的分析計算可知，太陽島西區(qū)堤防建設壅水高度很小，50 a和100 a一遇洪水僅分別壅高水位4 cm和2 cm。壅高值在允許范圍內(nèi)，總體來看工程的建設并不影響行洪，而有利于水勢調(diào)整，同時可保護大片寶貴的土地用以建設生態(tài)園林公園。

［1］黑龍江省水利水電勘測設計研究院.哈爾濱市城市防洪太陽島西區(qū)堤防工程初步設計報告［R］.哈爾濱:黑龍江省水利水電勘測設計研究院，2004.