郭文明 ,宋蘇林 ,王 立
(1.濟(jì)南市小清河管理處,山東 濟(jì)南 250014;2.濟(jì)南市水文局,山東 濟(jì)南 250014)
小清河是濟(jì)南市主城區(qū)唯一的排洪河道,綜合治理前后,小清河的產(chǎn)匯流過(guò)程發(fā)生了一定變化。正確分析和認(rèn)識(shí)當(dāng)前小清河行洪能力,對(duì)做好小清河防汛工作,意義重大。
綜合治理之前,小清河上游自睦里閘至西外環(huán)路橋長(zhǎng)10.5km,為土渠段梯形斷面,設(shè)計(jì)河底寬20m,邊坡1∶2.5。西外環(huán)橋至興濟(jì)河口段長(zhǎng)2.3km,為漿砌石矩形復(fù)式斷面,設(shè)計(jì)底槽寬20m,深3.0m,河口寬40m。興濟(jì)河口至前進(jìn)橋長(zhǎng)10.73km,漿砌石矩形復(fù)式斷面,底槽寬30m,河口寬50m。綜合治理前,黃臺(tái)站實(shí)測(cè)河底高程為19.02m。
綜合治理后,河道上游自睦里閘至林家橋,長(zhǎng)17.3km,主河道拓寬至50~60m,河口拓寬至90~100m。林家橋至二環(huán)東路橋段,長(zhǎng)5.81km,主河道擴(kuò)挖至底寬70~90m。2011年,實(shí)測(cè)河底17.38m,2015年,根據(jù)水文局水深數(shù)據(jù),計(jì)算河底為17.75m。
2015-08-03,根據(jù)重要天氣預(yù)報(bào),市小清河管理處于10時(shí)調(diào)度洪園閘全開(kāi)度開(kāi)啟,水位由20.50m下降到降雨前的19.52m。19時(shí),市區(qū)普降大暴雨,最大降雨強(qiáng)度大于50mm/h,暴雨持續(xù)1.5h左右。20時(shí),睦里閘關(guān)閉。4日0時(shí),黃臺(tái)最高水位21.43m,上漲1.91m,此時(shí)黃臺(tái)上游平均降雨74mm。
20150803大暴雨與歷年典型大暴雨比較見(jiàn)表1。
這兩次降雨平均降雨量與最大站降雨量、黃臺(tái)最大流量均接近。但050803降雨造成的漲幅和最高水位均明顯高于150803降雨。原因:1)河道拓寬,河底降低。2)050803 降雨強(qiáng)度略大。3)暴雨中心,050803位于濟(jì)南醫(yī)院,離黃臺(tái)站近,匯流迅速、集中,而150803位于西北部的劉家莊,離黃臺(tái)站遠(yuǎn),蓄水河段更長(zhǎng)。
070718特大暴雨的強(qiáng)度為150年一遇。在綜合治理前的降雨中,070718暴雨的雨量/漲幅的比值較大,原因是:1)暴雨強(qiáng)度大,干流水位迅速上漲,過(guò)水?dāng)嗝娲螅髁垦杆僭龃?,洪水下泄快?)干流水位暴漲后,支流受頂托排水困難,單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入河道干流的水量有限,抵消了干流水位上漲的幅度。在起漲水位相同的情況下,150803的雨量/漲幅比值大于070718。
在綜合治理前的降雨中,070809降雨的雨量/漲幅的比值也較大。原因:1)070809大暴雨分為兩階段,中間有大約5h的間歇,水位在間歇后3.5h達(dá)到第一次高值,然后開(kāi)始回落,后因降雨而再次上漲時(shí),干流水位高,流速快,過(guò)水?dāng)嗝娲蟆?)暴雨中心位于流域邊緣的黨家莊,離黃臺(tái)較遠(yuǎn),各地匯流時(shí)間不同,使單位時(shí)間內(nèi)由上游到黃臺(tái)站之間的總水量略小。
表1 近年來(lái)典型大暴雨比較表
2010年,綜合治理段一期工程已完成,一期治理段河道與現(xiàn)狀基本相同。洪園閘已建成,但長(zhǎng)期未落閘蓄水。100819的總降雨量大,所以漲幅大。同時(shí),這兩場(chǎng)降雨的最大強(qiáng)度相近,100819的雨量/漲幅比值更大,因暴雨中心位于十六里河,離黃臺(tái)站遠(yuǎn),匯流時(shí)間長(zhǎng),降雨歷時(shí)長(zhǎng)且多次出現(xiàn)間歇,后期水位高,流量大,泄水快。
這兩場(chǎng)降雨,上游平均降雨量相同,暴雨中心和中心降雨量相近,但各項(xiàng)匯流參數(shù)均有較大差異。120708暴雨,洪園閘提閘時(shí)間滯后,起漲水位高。同時(shí),受提閘和上游來(lái)水雙重影響,黃臺(tái)站出現(xiàn)211m3/s的最大流量,超過(guò)070718特大暴雨。因?yàn)榱髁看螅杂炅?漲幅比值略小,但同時(shí)因?yàn)槠饾q水位高,所以最高水位達(dá)22.10m,是綜合治理完成以來(lái)的最高。
2013-07,濟(jì)南市降雨頻繁,洪園閘自7月上旬提閘,8月才落閘,河道泄水通暢,起漲水位較低。因?yàn)槠骄涤炅亢妥畲笳窘涤炅烤^大,所以漲幅也較大。但130723雨量/水位比值較小,是因?yàn)榍捌诮涤甏螅寥篮矢?,形成的徑流大。?50803大暴雨,前期較干旱,徑流系數(shù)略小。
綜上所述,影響黃臺(tái)站水位漲幅的首要因素是總降雨量,總降雨量大的,漲幅一定大。降雨量相近時(shí),漲幅與暴雨中心位置、最大強(qiáng)度、平均強(qiáng)度、暴雨過(guò)程是否連續(xù)有關(guān);雨量/漲幅比值與暴雨中心位置、暴雨過(guò)程是否連續(xù)、前期降雨等因素有關(guān);開(kāi)啟洪園閘、啟用臘山分洪、關(guān)閉睦里閘等調(diào)度手段,也都影響小清河產(chǎn)匯流過(guò)程。黃臺(tái)站最高水位還與河底高程有關(guān),綜合治理后河底高程降低,最高水位下降,河道防洪能力提高。
與治理前相比,在遭遇大暴雨及以上級(jí)別的強(qiáng)降雨時(shí),雨量/漲幅比值變化不大。這是因?yàn)榇蟊┯陼?huì)造成市區(qū)嚴(yán)重積水,在市區(qū)道路和支流排水能力沒(méi)有根本改善的情況下,雨洪無(wú)法及時(shí)排入小清河干流,當(dāng)雨洪全部入干流時(shí),又受下游未治理段河道變窄影響,雖未出現(xiàn)過(guò)漫溢,但下泄緩慢,所以整個(gè)產(chǎn)匯流過(guò)程與治理前區(qū)別不大。這也印證了濟(jì)南市水文局做出的小清河綜合治理段現(xiàn)狀防洪能力為不足50年一遇的結(jié)論。
市區(qū)排水系統(tǒng)需改善,一是給地表洪水以出路,二是增加地下管道排水能力。建議在新建小區(qū)營(yíng)建小型人工湖,并通過(guò)暗涵或明渠與市區(qū)河道連通,安裝閘門,平時(shí)作為水景觀,遇有暴雨可以臨時(shí)滯蓄雨水。同時(shí),在市區(qū)南部主干道兩側(cè)的低洼地帶也可開(kāi)挖人工湖,形成錯(cuò)峰效果,減少馬路行洪。2015年的大暴雨,西圩子壕部分河段出現(xiàn)漫堤、倒灌等現(xiàn)象,應(yīng)拓寬挖深或加高堤岸。小清河南岸的北湖,位于濟(jì)南市低洼地帶,建成后將為滯蓄市區(qū)洪水發(fā)揮作用。結(jié)合海綿城市建設(shè),采用可透水材料鋪設(shè)路面,減少地面徑流。
1)洪園閘調(diào)度問(wèn)題。洪園閘落閘蓄水,抬高了水位,減少了蓄水空間,增加了調(diào)度難度。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn),在洪園閘全開(kāi)度提閘放水后的3h內(nèi),黃臺(tái)水位下降可達(dá)0.5m左右,之后因濟(jì)青高速公路“卡口”處水位升高至與洪園閘水位相近,導(dǎo)致流量變小,水位下降緩慢,每小時(shí)僅0.04m左右。按照小清河綜合治理后大暴雨40mm左右水位漲1m的經(jīng)驗(yàn),水位在19.50m以下時(shí),出現(xiàn)100mm高強(qiáng)度降雨,淹沒(méi)步行路的概率較小。所以,洪園閘一定要服從調(diào)度,遇有大雨以上天氣預(yù)報(bào)時(shí),提前開(kāi)閘,降低水位。
2)臘山分洪調(diào)度問(wèn)題。臘山分洪,是為小清河減少防洪壓力的重要工程措施。但從近幾年防汛實(shí)踐來(lái)看,根據(jù)現(xiàn)行的臘山分洪指標(biāo),大暴雨的洪水幾乎全部由小清河承擔(dān)。而且,臘山分洪的“反向分洪”功能,將本來(lái)不能進(jìn)小清河的洪水,通過(guò)臘山分洪道導(dǎo)入興濟(jì)河,進(jìn)小清河,增加了小清河防洪壓力。建議重新討論臘山分洪的調(diào)度指標(biāo),在保證黃河防洪安全的前提下,能夠盡早為小清河分洪,如需要“反向分洪”,應(yīng)通過(guò)市防指通知小清河管理處加強(qiáng)防御。
3)華山湖建設(shè)。華山湖位于市區(qū)下游,離黃臺(tái)站不遠(yuǎn),緊鄰小清河,可以使匯流到黃臺(tái)的洪水盡快排走,保證河道行洪通暢,增加河道行洪能力。同時(shí),也可減輕小清河下游的行洪壓力,所以,應(yīng)當(dāng)早日開(kāi)工。
4)小清河下游段綜合治理。目前濟(jì)青高速公路橋以下河道尚未治理,尤其是濟(jì)青高速公路橋河段變窄,雖已清淤,但遇到大洪水時(shí),還是行洪“卡口”。建議下游拓寬挖深,改造濟(jì)青高速公路橋,建成小李家滯洪區(qū),以提升小清河防洪能力。
小清河防洪與市區(qū)防洪,都是系統(tǒng)工程,應(yīng)該在省、市防指的領(lǐng)導(dǎo)下,團(tuán)結(jié)一致,聯(lián)合調(diào)度,科學(xué)防御,盡快宣泄市區(qū)洪水,保障濟(jì)南市安全。同時(shí),通過(guò)工程措施和非工程措施,提高小清河防洪能力,保證小清河行洪安全。