管功勛

(黑龍江省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，哈爾濱 150080)

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胖頭泡蓄滯洪區(qū)防洪安全性分析

管功勛

(黑龍江省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，哈爾濱 150080)

摘要：胖頭泡蓄滯洪區(qū)承擔(dān)哈爾濱市100 a一遇到200 a一遇之間的防洪任務(wù)。工程的調(diào)度運(yùn)用和工程本身均與哈爾濱城市防洪息息相關(guān)。一旦工程在調(diào)度運(yùn)行中出現(xiàn)失誤，將會對哈爾濱市城市防洪帶來較大的安全隱患。建議工程采取一定的安全措施，加強(qiáng)日常管理，加強(qiáng)相關(guān)配套設(shè)施的建設(shè)，保證工程的調(diào)度運(yùn)行，確保哈爾濱市城市防洪的安全。

關(guān)鍵詞：哈爾濱市；城市防洪；胖頭泡；蓄滯洪區(qū)

1哈爾濱市城市防洪體系

1.1城市概況

哈爾濱市位于E125°42′~N130°10′，N44°04′~N46°40′，是黑龍江省省會也是中國東北部政治、經(jīng)濟(jì)、文化中心，全市面積約5.384 萬 km2，轄9區(qū)7縣，代管2個縣級市，市區(qū)面積10 198 km2，2014年戶籍總?cè)丝?94萬人。哈爾濱被譽(yù)為歐亞大陸橋的明珠，是第一條歐亞大陸橋和空中走廊的重要樞紐[1]。

2013年哈爾濱市生產(chǎn)總值及增長情況見表1。三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)由上年的11.1∶36.0∶52.9調(diào)整為11.8∶34.8∶534.4[2]。

表1　2013年哈爾濱市生產(chǎn)總值情況一覽表

1.2哈爾濱市洪水組成

哈爾濱市位于松花江干流，松花江干流洪水主要由嫩江和第二松花江發(fā)生的洪水組成，拉林河洪水“戴帽”。嫩江大賚站60 d洪量占哈爾濱站60 d洪量的42%～84%，單獨(dú)由二松造成的年份很少，哈爾濱站洪量主要來自嫩江，也就是說，嫩江來水是組成哈爾濱站洪水的主要來源[3]。

哈爾濱斷面洪水組成主要有以下3種類型：

1)嫩江、二松、拉林河同時發(fā)生洪水，如1956年、1960年洪水；

2) 由嫩江、二松洪水組成，拉林河洪水很小，如1953年、1957年、1991年洪水；

3) 主要來自嫩江，即嫩江洪水特大，二松、拉林河洪水均較小，如1969年、1998年洪水。

1.3防洪體系

哈爾濱市防洪是庫堤結(jié)合，以堤防為主的總體防洪體系，發(fā)揮第二松花江上的豐滿、白山水庫以及嫩江干流上的尼爾基水庫的防洪作用，使哈爾濱市防洪標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到100 a一遇。在此基礎(chǔ)上，在上游采取蓄滯洪區(qū)分洪，使哈爾濱市防洪標(biāo)準(zhǔn)提高到200 a一遇。即胖頭泡蓄滯洪區(qū)需承擔(dān)哈爾濱市100 a一遇到200 a一遇之間的防洪任務(wù)。

2胖頭泡蓄滯洪區(qū)工程設(shè)計(jì)概況

胖頭泡蓄滯洪區(qū)位于嫩江、松花江干流的左岸，肇源縣的西北部，地理坐標(biāo)為E124°08′～124°48′，N45°27′～46°03′，區(qū)內(nèi)總面積1 994 km2。該蓄滯洪區(qū)是哈爾濱市城市防洪體系的重要環(huán)節(jié)，系滿足哈爾濱城市100 a一遇洪水~200 a一遇洪水的防洪要求[4]。

蓄滯洪區(qū)進(jìn)洪口門為老龍口(即嫩江分洪口)，位于嫩江干流老龍口堤段樁號1+000m處，CS嫩88斷面附近，出洪口門設(shè)在蓄滯洪區(qū)最低處的老坎子，松花江干流肇源堤段堤防樁號14+200 m處，CS松4斷面附近。

進(jìn)洪口門工程由已建的老龍口裹頭與新建老龍口分洪閘組成，老龍口裹頭總凈寬175 m，分洪閘凈寬204 m，共17孔，單孔凈寬12 m。

出洪口門采取一孔布置，由堤防封堵，型式與堤防相同，兩側(cè)布置高噴灌漿裹頭，老坎子出洪口門總凈寬250 m。蓄滯洪區(qū)最高水位為131.67 m，蓄水庫容為45.65 億 m3，其中，有效蓄水量為39.52 億 m3。

3工程調(diào)度運(yùn)用原則

哈爾濱市的洪水組成包括第二松花江、嫩江和拉林河。發(fā)生洪水的年份不同，3條河流的洪水組成也不同，故啟用胖頭泡蓄滯洪區(qū)的判斷條件以上述3條河的洪峰流量組成共同判別，當(dāng)上述3條河流合成流量超過17 900 m3/s，且流量繼續(xù)增大時，胖頭泡即開始分洪。

分洪流量以不超過哈爾濱斷面17 900 m3/s為原則，即滿足哈爾濱斷面在發(fā)生100 a一遇～200 a一遇洪水時，通過胖頭泡蓄滯洪區(qū)分洪使哈爾濱斷面洪峰流量削減到100 a一遇。

分洪時利用已建的老龍口裹頭與新建老龍口分洪閘同時分洪，首先由分洪閘控制分洪，根據(jù)嫩江來水情況和哈爾濱斷面的洪峰流量情況，逐漸開啟閘門分洪，當(dāng)閘門全部開啟且仍需要加大分洪流量時，將裹頭打開，全部參與分洪。

退洪時，采取簡單的工程措施，直接炸開口門退洪，由兩側(cè)裹頭控制退洪口門寬度和分洪量。

4分洪效果

根據(jù)哈爾濱斷面洪水地區(qū)組成情況，選取具有代表性，且洪水較大的年份1957年、1960年、1969年和1998年作為典型年，按照前述工程調(diào)度運(yùn)用原則，計(jì)算胖頭泡蓄滯洪區(qū)不同年型分洪量及相應(yīng)哈爾濱市的洪峰流量，成果見表2。

表2　蓄滯洪區(qū)分、蓄洪成果表

從表2中可以看出，通過胖頭泡蓄滯洪區(qū)對嫩江干流洪水的分洪，可以保證當(dāng)哈爾濱斷面發(fā)生200 a一遇洪水時，洪峰流量控制在17 706~17 900 m3/s，不超過哈爾濱防洪要求的洪峰流量17 900 m3/s；各典型年所需的有效分洪量在16.95億 m3~33.74 億 m3。各典型年間，以第二松花江和嫩江同時發(fā)生洪水的1957年型所需有效分洪量最大，蓄滯洪區(qū)水位最高，1960年次之，1969年型和1998年分洪量最少。

在發(fā)生嫩江洪水為主的年份時，哈爾濱斷面的洪水組成當(dāng)中，二松和拉林河洪峰洪量均較小，而胖頭泡分洪口正位于嫩江干流，故該種年型的洪水，在胖頭泡蓄滯洪區(qū)分洪后的洪峰流量減少明顯，控制起來相對較為容易。

1957年和1960年型的分洪量較大，主要是因?yàn)楣枮I控制斷面的洪峰洪量組成受二松和拉林河影響較大，1957年洪水哈爾濱斷面的洪峰流量二松占39.6%，拉林河占6.9%，嫩江占53.5%，60 d洪量二松占34%，拉林河占5.2%，嫩江占60.8%；1960年洪水哈爾濱斷面的洪峰流量二松占24.7%，拉林河占25%，嫩江占50.3%，60 d洪量二松占36.3%，拉林河占9.9%，嫩江占53.8%。故控制起來較為困難，分洪量大。

5存在問題分析

上述成果及結(jié)論，是在水文預(yù)報準(zhǔn)確、調(diào)度正確、操作及時的情況下，方能夠?qū)崿F(xiàn)。但在實(shí)際調(diào)度運(yùn)行當(dāng)中，由于受時間、社會、輿論等等外在因素和決策、操作以及洪水過程的不確定性等內(nèi)在因素的影響，對蓄滯洪區(qū)的調(diào)度運(yùn)用帶來影響，進(jìn)而影響蓄滯洪區(qū)和哈爾濱市城市防洪的安全，筆者以1957年典型為例，從以下3種情況來進(jìn)行分析：

1)分洪時間提前或者滯后，本次暫按2 d考慮。

2)分洪建筑物損毀，即成為無壩分洪。

3)由于人為因素，炸開退洪口門寬度超過設(shè)計(jì)寬度，暫按300 m考慮。

以上3種情況均從保證蓄滯洪區(qū)安全和保證哈爾濱市城市防洪安全角度兩個方面來考慮。計(jì)算成果見表3。

表3　蓄滯洪區(qū)特殊工況分、蓄洪成果表

從表2中可以看出：

1)當(dāng)分洪時間提前時，如果要保證哈爾濱城市防洪的安全，則胖頭泡蓄滯洪區(qū)需要增加分洪量，分洪量增加 3億 m3，水位比設(shè)計(jì)成果提高0.16 m；如果保證蓄滯洪區(qū)的安全，則哈爾濱市的洪峰流量達(dá)到18 400 m3/s，超過城市防洪的安全流量。

2)當(dāng)分洪時間滯后，則對于蓄滯洪區(qū)來講，不論如何加大分洪流量，哈爾濱市的洪峰流量都將增加，且增加較多，對哈爾濱城市防洪安全十分不利。

進(jìn)口閘門損毀時，分洪過程將不能控制，故蓄滯洪區(qū)的規(guī)模是無法控制的，相當(dāng)于無壩分洪，對于現(xiàn)有設(shè)計(jì)的進(jìn)口寬度來講是能夠保證哈爾濱的防洪要求的，但是滯洪區(qū)的水位將增加到132.28 m，較設(shè)計(jì)水位增加0.61 m，蓄滯洪區(qū)本身有安全問題。對于1957年型來講，退洪口門增加50 m，對于哈爾濱市城市防洪沒有太大的影響。

6結(jié)論與建議

從前述分析來看，胖頭泡蓄滯洪區(qū)的調(diào)度運(yùn)行中，無論是分洪時間提前還是滯后，對于哈爾濱市城市防洪都會帶來一定的影響，尤其是分洪時間滯后的情況，是十分不利的，但如果為了保證哈爾濱的安全而人為的提前分洪，又會對蓄滯洪區(qū)的安全帶來隱患，而蓄滯洪區(qū)本身的安全，也關(guān)系著哈爾濱市的城市防洪安全問題，所以無論出現(xiàn)什么情況，對于哈爾濱市的防洪安全來講，都是不利的。

蓄滯洪區(qū)工程分洪閘和退洪口本身的安全也是同理，由于哈爾濱市位于胖頭泡蓄滯洪區(qū)的下游，故工程本身的安全一樣關(guān)系到城市的防洪安全。

從以上分析結(jié)論來看，哈爾濱市的安全與胖頭泡蓄滯洪的安全息息相關(guān)，但在實(shí)際調(diào)度運(yùn)行中，卻又存在一定的隱患，故提出以下4點(diǎn)建議：

1)在工程設(shè)計(jì)中留有余地，以便工程在較大范圍內(nèi)能夠保證自身安全。

2)對在調(diào)度運(yùn)行中起到預(yù)報作用的有關(guān)水文氣象測站加大投入，加強(qiáng)管理，提高預(yù)報的準(zhǔn)確度。

3)做好應(yīng)急預(yù)案，以備不時之需。

4)加強(qiáng)蓄滯洪區(qū)本身的維護(hù)管理，在關(guān)鍵時刻能夠及時啟用和運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]哈爾濱市人民政府，哈爾濱市社會科學(xué)院.哈爾濱年鑒：2014[M].哈爾濱：哈爾濱年鑒社，2014.

[2]黑龍江省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院.松花江流域防洪規(guī)劃[R].哈爾濱：黑龍江省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，2008.

[3]黑龍江省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院.胖頭泡蓄滯洪區(qū)可行性研究報告[R].哈爾濱：黑龍江省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，2013.

[作者簡介]管功勛(1978-)，男，內(nèi)蒙古莫旗人，高級工程師。

[收稿日期]2015-06-28

中圖分類號：TV87

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1007-7596(2015)10-0036-03