沈阳城市防洪风险分析与管理系统建设

石凤君 丁立国 殷 丹 张 利

(辽宁省水利水电科学研究院，辽宁 沈阳 110003)

·建筑业管理与政策研究·

沈阳城市防洪风险分析与管理系统建设

石凤君 丁立国 殷 丹 张 利

(辽宁省水利水电科学研究院，辽宁 沈阳 110003)

针对沈阳市防洪工程现状，介绍了浑河沈阳城市段河工模型试验研究工作，开展了城市防洪风险分析技术研究科研课题，编制了城市防洪预案，并建立了沈阳市城市防洪管理系统。

防洪管理系统，防洪预案，应急处置，洪水风险，城市

1 防洪工程现状

沈阳市为集政治、经济、文化、交通和商贸为一体的副省级城市，也是国家重点防洪城市之一。沈阳市辖和平、沈河、皇姑、铁西、大东、东陵、于洪、苏家屯区、沈北新区、浑南区10个市区，市区总人口519.1万人，建成区面积430 km2。

浑河从沈阳市区穿过，随着经济的发展及城市建设规模的扩大，浑河已发展为城市内河，成为沈阳“金廊银带”中的银带。浑南区的社会经济发展建设突飞猛进，成为沈阳新的行政中心、科技中心、文化中心和交通枢纽。因此，浑南区的防洪安全问题是沈阳市洪水风险分析的重点。

1.1 防洪工程

大伙房水库为浑河干流的控制性骨干工程，控制面积5 437 km2，占浑河流域面积的47.4%，总库容22.68亿m3，水库按1000年一遇设计，可能最大洪水校核。该水库对沈阳、抚顺及下游平原区的防洪起到关键作用。

浑河沈阳城市段的河道自上游沈抚交界的下伯官坝到下游大埃金屯，全长56.94 km。主城区段浑河右岸从东陵区金家屯至浑河闸河段长27.68 km。具备了防御300年一遇洪水的工程规模。主城区段浑河左岸修建了王家湾—长青桥段7 km土堤；长青桥—浑河桥段4.3 km堤防结构形式为混凝土箱形堤，设计防洪标准为100年一遇。

1.2 拦河工程

在沈阳市浑河城市段，现已建成拦河闸、坝7座，分别是下伯官拦河坝、干河子拦河坝、浑北拦河坝、王家湾橡胶坝、浑南拦河坝(沈水湾橡胶坝)、砂山橡胶坝和浑河闸。通过这些拦河工程抬高水位，增加城市河流的积水面积，起到美化环境的作用。

1.3 穿跨河工程

浑河沈阳城市段现有及在建桥梁20座，其中在建桥梁3座。分别为高坎桥、动漫桥(在建)、鸟岛桥、东陵旧桥、东陵新桥、新立堡桥(在建)、长青桥、富民桥、浑河桥、三好桥、工农桥、胜利桥、哈大铁路桥(在建)、长大铁路桥(上、中、下)、电气化铁路桥、南阳湖桥(在建)、沈大原公路桥、沈大高速公路桥。另外有穿河建筑物五爱隧道、八三隧道一座，修建时主要考虑战时交通需要，隧道下设有输油管道。这些桥、隧道成为连结两岸的纽带。

2 浑河沈阳城市段的河工模型研究

针对浑河城区段，模拟河道拦跨河建筑物，建立浑河沈阳城市段(下伯官坝—浑河闸)物理模型[1，2]，本次试验采用变态模型，模型变率为5，水平比尺λL=350，垂直比尺λh=70。试验研究河段范围为浑河闸至下伯官坝，模型长度为112 m。实验观测不同频率洪水条件下，不同观测断面水位、流速、流态、淹没范围等，模型参数为河道洪水数值模型的边界条件设定及糙率参数选取提供科学依据，提高数值模型的可靠性。

2.1 河道堤防防洪能力试验

依据浑河堤防的现状及规划情况，制定防水方案，在试验河段分别观测100年一遇、300年一遇洪水的河道水位、流速、流态等水力要素，确定河道堤防的防洪能力。

2.1.1 100年一遇洪水淹没区域

1)高坎桥上游右滩上水。

2)左滩丰乐村附近漫水。

3)鸟岛桥右岸上游约1 200 m沿河沥青路上水至路边，浑北坝左坝肩(即鸟岛岸坝肩)漫水。

4)东陵桥上游900 m处滨水路低洼段上水,路基淹没长度约200 m。

5)长青桥至富民桥河段滨水路全部上水，但上滩水位未淹到套堤下。浑河桥下滨水路与水面齐平。左滩：浑南坝前河道水位与左滩齐平。

6)砂山坝至工农桥右滩滨水路上水，铁路桥上游漫滩至堤脚。

7)铁路桥下至浑河闸两堤内滩地基本淹没。

2.1.2 300年一遇洪水淹没区域

1)高坎桥上游两滩均上水。

2)左滩丰乐村附近漫水。

3)鸟岛桥右岸上游沿河沥青路上水，整个鸟岛全部淹没。

4)东陵桥上游900 m处滨水路低洼段全部上水，东陵桥下滨水路因新开河漫滩上水。

5)王家湾右岸管理房处上水，坝下滨水路淹没至八三隧道。

6)长青桥上游右滩上水至二环堤脚，堤脚淹没长度约1 km；左岸长青桥上游至杨官屯洪水漫滩至南堤。

7)长青桥至浑河桥两岸除银基围堤防护未上水外，两堤内全部淹没。

8)浑河桥至浑河闸左岸全部淹没至堤，右岸沈水湾公园内滨水路淹没。

2.2 浑河滩地非行洪区防洪能力试验研究

浑河右岸滩地划有非行洪区，从工农桥上游1 409 m处至长青桥北桥台处，总长约8 209 m，其中富民桥至浑河桥的右岸滩地为五里河公园。该河段右岸堤防为300年设计标准，王家庄和天坛地区滩地非行洪区按防御50年一遇洪水考虑。

比较水面线高程与非行洪区规划线高程，以此来分析非行洪区内建筑物的安全和所达到的防洪标准。

1)银基威尼斯楼盘处子堤在发生P=2%洪水时，安全超高为由原1.2 m提高到2.03 m；发生P=1%洪水时，安全超高为由原0.69 m提高到1.55 m；发生P=0.33%洪水时安全超高为由原0.22 m提高到0.96 m。

2)新世界处所在河段在发生P=0.33%洪水时，安全超高2.84 m(与原方案一致，因浑南坝的改建不影响到该位置)。

依据上述资料分析，浑南坝改建后天坛地区滩地非行洪区达到50年一遇防洪标准；王家庄地区滩地非行洪区达到300年一遇防洪标准。

3 城市防洪风险分析技术研究

洪水风险分析计算是基于地形、水文等各项数据，结合历史洪灾，利用水力学或水文学模型进行洪水淹没模拟计算的过程[3]。

本次结合浑河沈阳城市段物理模型试验成果，综合分析浑河沈阳城市段当上游发生超标准洪水时对下游两岸(下伯官坝至浑河闸河段)的影响。确定漫滩或溃堤的部位及洪灾范围，为防汛调度及防洪预案提供技术支撑。

500年一遇洪水河道恒定流计算，上游边界流量7 341 m3/s，下游边界水位37.78 m。超标准洪水条件下，洪水基本漫布整个河道。右岸长青桥至浑河桥大部分地区被淹，长青桥至银基威尼斯东侧淹没面积16.74万m2，淹没水深0.02 m～3.09 m。银基威尼斯楼盘被淹，淹没面积约3.49万m2，淹没水深0.02 m～0.55 m，洪水已严重影响小区内居民生命财产安全，非行洪区内所有人员应提早做好准备，撤离到安全地区。五里河公园淹没面积约27.79万m2，淹没水深0.02 m～1.60 m，汛期应禁止游人进入五里河公园游玩。艺术中心非行洪区内的规划绿地上水，淹没水深约0.02 m～1.31 m，露天舞台被淹。王家庄地区和新世界地势较高，非行洪区内不受洪水影响。左岸洪水已到达堤脚，整个高尔夫球场被淹。

4 应急抢险预案

发生洪水漫堤或溃堤事件将严重影响人民生命财产安全及社会经济发展，为了有效防御超标准洪水，研究制定堤防漫顶溃堤应急方案和人员撤离转移路线。

4.1 应急方案

借鉴以往河道溃漫堤应急抢险对策[4]，基于浑河洪水风险计算成果，提出防汛抢险应急预案。

1)防汛应急准备工作。

汛前做好防汛准备工作，加强宣传教育工作，提高人民群众防洪抗灾意识，组建防汛抢险队伍。同时做好物资准备工作，在合适的地方储备充足的防汛抢险物资。汛期要做好洪水预报预警工作，及时汇报雨情、水情和灾情，确保各级防汛人员之间通信畅通和各项防汛信息的传达。做好堤防险情巡查工作，以便尽早发现险情，及时采取应对措施。

2)积极组织抢险、控制险情。

浑河局部堤防基础较差，一旦发生溃堤，水流从溃口不断流出，溃口会向两侧扩展并向底部淘刷，一经发现溃堤险情，应立即采取修补封堵措施，根据不同的地形条件，采取有效的补救措施，将备好的沙袋物料抛投至溃口处，控制住溃口发展。

3)及时预警，紧急撤离。

浑河两岸地区地势平坦，洪水溃堤事件会极大地影响沿河人民生命财产安全，有必要分析洪水溃堤造成的风险。根据洪水风险计算成果，得出洪水溃堤的淹没范围、历时与洪峰到达时间，开展洪水风险预警，可采取就地安置或异地避险转移安置。

4.2 人员避险转移路线

发生特大洪水时，需要进行人员的转移，制定人员避险路线，可以减少慌乱，有计划有秩序的撤退。基于洪水漫滩及溃堤计算，分别制定不同洪水风险区域的人员避险转移路线。

1)丰乐村洪水漫滩避险方案。

发生300年一遇洪水时，洪水漫滩，丰乐村被淹，洪水由北向南扩展，由于淹没面积不大，将受淹区划分成一个单元。位于其东南方向的下伯官村较安全，不受洪水威胁，且其紧临东李线公路，交通较发达，可作为灾民安置点，丰乐村民可在洪水到来之前向该处转移避险。

2)长大铁路桥下游溃堤避险方案。

根据洪水溃堤淹没计算结果，将灾区划分成东西两个单元。东部单元包括后竞赛村和前进村，西部单元包括曹仲屯村和东谟村。马总屯村位于铁路东侧，不受溃堤洪水威胁，且靠近沈苏西路，交通发达，东部单元的后竞赛村和前进村的村民可向此转移避险。金宝村位于沈阳绕城高速公路南侧，不受溃堤洪水影响，且靠近沈大高速公路和乔松路的交汇处，交通方便，西部单元的曹仲屯村和东谟村村民应提前向此转移避险。

3)富民桥下游段堤防洞口封堵不利避险方案。

该段受灾区为市区，建筑物非常多，受周边公路的阻滞，洪水历时大大延长，应做好长期抗洪的准备。以浑河大街为界将受灾区划分成东西两个单元。东部单元为富民南街以西的地区，包括奥体中心、亿丰时代广场、记者公寓、沿海赛洛城等地的居民要提前向南转移至远航中路以南。西部单元包括泛华广场、浦江社区、SR小区等附近的居民应提前转移至沈营路以西、浑南西路以南的地带。

5 城市洪水风险管理系统建设

以浑河沈阳城市段典型区域作为研究对象，将基础信息管理、洪水风险图显示和洪水风险图应用等各种功能集于一体，基于洪水计算结果，绘制洪水风险图，开发基于GIS和MIKE的城市防洪风险管理决策支持系统，除了具有数据库的基本功能外，可实现洪水演进、洪灾风险定位、逃避风险路线设置等洪灾分析功能，为风险决策提供技术支撑。

[1] 石凤君，丁立国.浑河沈阳城市段河工模型试验研究[R].沈阳：辽宁省水利水电科学研究院,2007.

[2] 杨 祎，吴子平.浑河沈阳城区段防洪规划修编报告[R].沈阳：辽宁省水利水电勘测设计研究院，2006.

[3] 张 利.洪水对沈阳文化艺术中心工程影响的物理模型试验研究[J].水利建设与管理，2014(8)：95-97.

[4] 石凤君，张 利.辽宁省防汛抗旱预案体系建设与管理[A].中国水利学会2013年学术年会论文集[C].2013.

Shenyang city flood control risk analysis and management system

Shi Fengjun Ding Liguo Yin Dan Zhang Li

(LiaoningWaterResourcesandHydropowerResearchInstitute,Shenyang110003,China)

In view of the present situation of Shenyang flood control engineering, this paper introduced the river model test research work of Hunhe Shenyang city section, developed the urban flood control risk technology research scientific task, drew up city flood control plan, and establishment of Shenyang urban flood control management system.

flood control management system, flood control plan, emergency treatment, flood risk, urban

2015-02-12

石凤君(1964- )，女，教授级高级工程师； 丁立国(1972- )，男，教授级高级工程师； 殷 丹(1982- )，女，工程师； 张 利(1982- )，男，工程师

1009-6825(2015)12-0232-03

TV871.2

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