胖头泡蓄滞洪区防洪安全性分析

2015-03-07管功勋

黑龙江水利科技 2015年10期

关键词：城市防洪哈尔滨市

管功勋

(黑龙江省水利水电勘测设计研究院，哈尔滨 150080)

胖头泡蓄滞洪区防洪安全性分析

管功勋

(黑龙江省水利水电勘测设计研究院，哈尔滨 150080)

摘要：胖头泡蓄滞洪区承担哈尔滨市100 a一遇到200 a一遇之间的防洪任务。工程的调度运用和工程本身均与哈尔滨城市防洪息息相关。一旦工程在调度运行中出现失误，将会对哈尔滨市城市防洪带来较大的安全隐患。建议工程采取一定的安全措施，加强日常管理，加强相关配套设施的建设，保证工程的调度运行，确保哈尔滨市城市防洪的安全。

关键词：哈尔滨市；城市防洪；胖头泡；蓄滞洪区

1哈尔滨市城市防洪体系

1.1城市概况

哈尔滨市位于E125°42′~N130°10′，N44°04′~N46°40′，是黑龙江省省会也是中国东北部政治、经济、文化中心，全市面积约5.384 万 km2，辖9区7县，代管2个县级市，市区面积10 198 km2，2014年户籍总人口994万人。哈尔滨被誉为欧亚大陆桥的明珠，是第一条欧亚大陆桥和空中走廊的重要枢纽[1]。

2013年哈尔滨市生产总值及增长情况见表1。三次产业结构由上年的11.1∶36.0∶52.9调整为11.8∶34.8∶534.4[2]。

表1　2013年哈尔滨市生产总值情况一览表

1.2哈尔滨市洪水组成

哈尔滨市位于松花江干流，松花江干流洪水主要由嫩江和第二松花江发生的洪水组成，拉林河洪水“戴帽”。嫩江大赉站60 d洪量占哈尔滨站60 d洪量的42%～84%，单独由二松造成的年份很少，哈尔滨站洪量主要来自嫩江，也就是说，嫩江来水是组成哈尔滨站洪水的主要来源[3]。

哈尔滨断面洪水组成主要有以下3种类型：

1)嫩江、二松、拉林河同时发生洪水，如1956年、1960年洪水；

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

3) 主要来自嫩江，即嫩江洪水特大，二松、拉林河洪水均较小，如1969年、1998年洪水。

1.3防洪体系

哈尔滨市防洪是库堤结合，以堤防为主的总体防洪体系，发挥第二松花江上的丰满、白山水库以及嫩江干流上的尼尔基水库的防洪作用，使哈尔滨市防洪标准达到100 a一遇。在此基础上，在上游采取蓄滞洪区分洪，使哈尔滨市防洪标准提高到200 a一遇。即胖头泡蓄滞洪区需承担哈尔滨市100 a一遇到200 a一遇之间的防洪任务。

2胖头泡蓄滞洪区工程设计概况

胖头泡蓄滞洪区位于嫩江、松花江干流的左岸，肇源县的西北部，地理坐标为E124°08′～124°48′，N45°27′～46°03′，区内总面积1 994 km2。该蓄滞洪区是哈尔滨市城市防洪体系的重要环节，系满足哈尔滨城市100 a一遇洪水~200 a一遇洪水的防洪要求[4]。

蓄滞洪区进洪口门为老龙口(即嫩江分洪口)，位于嫩江干流老龙口堤段桩号1+000m处，CS嫩88断面附近，出洪口门设在蓄滞洪区最低处的老坎子，松花江干流肇源堤段堤防桩号14+200 m处，CS松4断面附近。

进洪口门工程由已建的老龙口裹头与新建老龙口分洪闸组成，老龙口裹头总净宽175 m，分洪闸净宽204 m，共17孔，单孔净宽12 m。

出洪口门采取一孔布置，由堤防封堵，型式与堤防相同，两侧布置高喷灌浆裹头，老坎子出洪口门总净宽250 m。蓄滞洪区最高水位为131.67 m，蓄水库容为45.65 亿 m3，其中，有效蓄水量为39.52 亿 m3。

3工程调度运用原则

哈尔滨市的洪水组成包括第二松花江、嫩江和拉林河。发生洪水的年份不同，3条河流的洪水组成也不同，故启用胖头泡蓄滞洪区的判断条件以上述3条河的洪峰流量组成共同判别，当上述3条河流合成流量超过17 900 m3/s，且流量继续增大时，胖头泡即开始分洪。

分洪流量以不超过哈尔滨断面17 900 m3/s为原则，即满足哈尔滨断面在发生100 a一遇～200 a一遇洪水时，通过胖头泡蓄滞洪区分洪使哈尔滨断面洪峰流量削减到100 a一遇。

分洪时利用已建的老龙口裹头与新建老龙口分洪闸同时分洪，首先由分洪闸控制分洪，根据嫩江来水情况和哈尔滨断面的洪峰流量情况，逐渐开启闸门分洪，当闸门全部开启且仍需要加大分洪流量时，将裹头打开，全部参与分洪。

退洪时，采取简单的工程措施，直接炸开口门退洪，由两侧裹头控制退洪口门宽度和分洪量。

4分洪效果

根据哈尔滨断面洪水地区组成情况，选取具有代表性，且洪水较大的年份1957年、1960年、1969年和1998年作为典型年，按照前述工程调度运用原则，计算胖头泡蓄滞洪区不同年型分洪量及相应哈尔滨市的洪峰流量，成果见表2。

表2　蓄滞洪区分、蓄洪成果表

从表2中可以看出，通过胖头泡蓄滞洪区对嫩江干流洪水的分洪，可以保证当哈尔滨断面发生200 a一遇洪水时，洪峰流量控制在17 706~17 900 m3/s，不超过哈尔滨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16.95亿 m3~33.74 亿 m3。各典型年间，以第二松花江和嫩江同时发生洪水的1957年型所需有效分洪量最大，蓄滞洪区水位最高，1960年次之，1969年型和1998年分洪量最少。

在发生嫩江洪水为主的年份时，哈尔滨断面的洪水组成当中，二松和拉林河洪峰洪量均较小，而胖头泡分洪口正位于嫩江干流，故该种年型的洪水，在胖头泡蓄滞洪区分洪后的洪峰流量减少明显，控制起来相对较为容易。

1957年和1960年型的分洪量较大，主要是因为哈尔滨控制断面的洪峰洪量组成受二松和拉林河影响较大，1957年洪水哈尔滨断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年洪水哈尔滨断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%。故控制起来较为困难，分洪量大。

5存在问题分析

上述成果及结论，是在水文预报准确、调度正确、操作及时的情况下，方能够实现。但在实际调度运行当中，由于受时间、社会、舆论等等外在因素和决策、操作以及洪水过程的不确定性等内在因素的影响，对蓄滞洪区的调度运用带来影响，进而影响蓄滞洪区和哈尔滨市城市防洪的安全，笔者以1957年典型为例，从以下3种情况来进行分析：

1)分洪时间提前或者滞后，本次暂按2 d考虑。

2)分洪建筑物损毁，即成为无坝分洪。

3)由于人为因素，炸开退洪口门宽度超过设计宽度，暂按300 m考虑。

以上3种情况均从保证蓄滞洪区安全和保证哈尔滨市城市防洪安全角度两个方面来考虑。计算成果见表3。

表3　蓄滞洪区特殊工况分、蓄洪成果表

从表2中可以看出：

1)当分洪时间提前时，如果要保证哈尔滨城市防洪的安全，则胖头泡蓄滞洪区需要增加分洪量，分洪量增加 3亿 m3，水位比设计成果提高0.16 m；如果保证蓄滞洪区的安全，则哈尔滨市的洪峰流量达到18 400 m3/s，超过城市防洪的安全流量。

2)当分洪时间滞后，则对于蓄滞洪区来讲，不论如何加大分洪流量，哈尔滨市的洪峰流量都将增加，且增加较多，对哈尔滨城市防洪安全十分不利。

进口闸门损毁时，分洪过程将不能控制，故蓄滞洪区的规模是无法控制的，相当于无坝分洪，对于现有设计的进口宽度来讲是能够保证哈尔滨的防洪要求的，但是滞洪区的水位将增加到132.28 m，较设计水位增加0.61 m，蓄滞洪区本身有安全问题。对于1957年型来讲，退洪口门增加50 m，对于哈尔滨市城市防洪没有太大的影响。

6结论与建议

从前述分析来看，胖头泡蓄滞洪区的调度运行中，无论是分洪时间提前还是滞后，对于哈尔滨市城市防洪都会带来一定的影响，尤其是分洪时间滞后的情况，是十分不利的，但如果为了保证哈尔滨的安全而人为的提前分洪，又会对蓄滞洪区的安全带来隐患，而蓄滞洪区本身的安全，也关系着哈尔滨市的城市防洪安全问题，所以无论出现什么情况，对于哈尔滨市的防洪安全来讲，都是不利的。

蓄滞洪区工程分洪闸和退洪口本身的安全也是同理，由于哈尔滨市位于胖头泡蓄滞洪区的下游，故工程本身的安全一样关系到城市的防洪安全。

从以上分析结论来看，哈尔滨市的安全与胖头泡蓄滞洪的安全息息相关，但在实际调度运行中，却又存在一定的隐患，故提出以下4点建议：

1)在工程设计中留有余地，以便工程在较大范围内能够保证自身安全。

2)对在调度运行中起到预报作用的有关水文气象测站加大投入，加强管理，提高预报的准确度。

3)做好应急预案，以备不时之需。

4)加强蓄滞洪区本身的维护管理，在关键时刻能够及时启用和运行。

参考文献：

[1]哈尔滨市人民政府，哈尔滨市社会科学院.哈尔滨年鉴：2014[M].哈尔滨：哈尔滨年鉴社，2014.

[2]黑龙江省水利水电勘测设计研究院.松花江流域防洪规划[R].哈尔滨：黑龙江省水利水电勘测设计研究院，2008.

[3]黑龙江省水利水电勘测设计研究院.胖头泡蓄滞洪区可行性研究报告[R].哈尔滨：黑龙江省水利水电勘测设计研究院，2013.

[作者简介]管功勋(1978-)，男，内蒙古莫旗人，高级工程师。

[收稿日期]2015-06-28