哈尔滨市主城区城市防洪问题分析与对策思考
2016-06-17王志兴张小平王天祎
王志兴,张小平,王天祎,2
决策思考
(1.黑龙江省水利水电勘测设计研究院,哈尔滨 150080;2.河海大学,南京210098)
哈尔滨市主城区城市防洪问题分析与对策思考
王志兴1,张小平1,王天祎1,2
决策思考
(1.黑龙江省水利水电勘测设计研究院,哈尔滨 150080;2.河海大学,南京210098)
摘要:哈尔滨市属于特别重要的城市,主城区防洪是松花江流域防洪重点。黑龙江省三江治理工程建成后,只有哈尔滨市主城区防洪工程没有达到规划的防洪标准,由于洪涝灾害损失大,成为防洪最薄弱地段,加之存在很多不确定性,因此,应尽快达到设计防洪标准,并研究提高防洪标准的可行性;加快非工程措施体系建设,完善超标准洪水预案。
关键词:哈尔滨市;防洪问题;防洪体系;防洪安全;对策
松花江哈尔滨河段以上流域面积为39.0 万 km2,常住一次洪水历时60 d,高水位持续时间长。
哈尔滨城市防洪工程虽经几次大的治理,由于城市发展速度较快,防洪提出了新的要求,仍然存在一些问题需要研究和探讨。如按防洪任务要求治理措施还不完善,清障、阻水桥梁壅水问题没有解决,松北新区发展带来的分洪、泄洪、隔堤工程难以形成等。
1洪灾和工程建设
哈尔滨市区面积367 km2,人口471.7万人,国内生产总值5333亿元。主城区位于松花江两岸,道里、道外、松北等主城区处于洪水风险范围内,直接受洪水危胁的人口占城区人口的一半,一旦发生洪水灾害,损失巨大。
1.1洪灾情况
1898年—2015年间,严重洪涝灾害的年份有1932年、1934年、1956年、1957年、1998年、2013年等。1932年洪水,哈尔滨站60d洪量540 亿 m3,最高洪水位119.75m,实测洪峰流量11500m3/s,道里、道外两个区大部被淹,街上行船,平地水深3m,受灾面积8.77 km2,人口23万。1957年洪水,最高水位超过1932年水位0.58m。1998年洪水,最高洪水位120.89m,超过历史实测最高水位0.84m,流量16600m3/s,洪水重现期约为150 a。
1.2工程建设情况
1.2.11998年大水前工程情况
哈尔滨城市防洪堤的修筑始于东清铁路(后改称中东铁路)修筑时期,清光绪二十三年(1897年),1956年、1957年洪水前后进行了加高培厚,1985年、1986年洪水后,又进行了工程建设,使哈尔滨市市区堤防工程初具规模,具有一定的防洪能力。
1.2.21998年大水后工程建设情况
1998年嫩江、松花江特大洪水后,进行了除险加固和达标建设,完成了江南主城区、江北新区及群力、江中堤防的达标建设,完成了哈尔滨公路桥、滨州铁路桥、滨北铁路桥扩孔,新建了王万铁路桥、四方台公路大桥、三环西桥、新滨州铁路桥、哈尔滨松浦大桥,四环东桥等跨江大桥。
哈尔滨江南主城区堤防由顾乡堤、道里堤、道外堤、马家沟左回水堤、马家沟右回水堤、港河口横堤、东大坝堤、化工堤等9段堤防,总长42.92 km,其中干堤长37.81 km,回水堤长5.11 km。堤防按100 a一遇设计标准建设。
哈尔滨江北堤防由前进堤防改线段、前进堤扩建段、前进外贸松浦堤改线段、松浦堤、东方红堤、三家子改建堤等6段堤防,总长36.261 km。堤防按50 a一遇设计标准建设,且大部分堤防按超级堤防建设。
哈尔滨江中堤防一水源围堤长0.587 km,堤顶高程为124.42m。二水源围堤长0.88 km,堤顶高程为124.2m。太阳岛中围堤、太阳岛西围堤和太阳岛东围堤总长度16.117 km,堤顶高程按121.5m控制。
1.2.32013年大水后工程建设情况
2015年随着“三江治理工程”的实施,上游建设了胖头泡、月亮泡蓄滞洪区防洪工程,并进行了改线和除险加固。
胖头泡、月亮泡蓄滞洪区:胖头泡蓄滞洪区[1]面积1994 km2,蓄水库容45.65 亿 m3,外部围堤长78.964 km,内部围堤长26.952 km,撤退道路长517.34 km;月亮泡蓄滞洪区[2]面积686 km2,库容21.86 亿 m3,外部围堤长183.5 km,撤退道路长87.54 km。
改线工程:道外堤和港河口横堤改线长1.768 km,新建护坡1.768 km,新建垂直防渗0.15 km,新建涵闸1座,新建沥青混凝土堤顶路面1.768 km。
除险加固:一水源堤防(江中)、二水源保护区(江中)堤防和太阳岛堤防(江中)新建垂直防渗7.037 km,新建护岸3.011 km。
2防洪标准和防洪体系
哈尔滨市城市防洪任务[2]由堤防,白山、丰满、尼尔基水库,胖头泡、月亮泡蓄滞洪区承担。通过加高加固堤防,结合北岔河疏浚,河道滩岛整治等措施,哈尔滨市主城区防洪能力可达到100 a一遇,安全泄量17900 m3/s。胖头泡、月亮泡蓄滞洪区建成后哈尔滨主城区可提高到200 a一遇。
哈尔滨市防洪属于特别重要城市,防洪标准应>200 a一遇,按照国家防洪标准位于平原区,当需要防御持续时间较长的江河洪水高水位时,可取防洪标准的高线;沈阳市、长春市防洪标准均已达到300 a一遇以上,因此,哈尔滨市防洪标准应适当提高。建议研究哈尔滨市主城区防洪标准提高到300年一遇的可行性和技术方案。
哈尔滨城市防洪体系主要由干流堤防、干流控制性枢纽和流域性蓄滞洪区工程等构成。主要依靠两大体系:一是流域性控、蓄工程体系;二是当地堤防与泄洪、分洪等工程体系。
流域性控蓄工程主要是指干流大型水库、支流大型防洪水库、干流蓄滞洪区。干流大型水库主要是指白山、丰满水库和尼尔基水库,支流水库主要是指二松、嫩江和松花江重要支流的20座(其中我省8水库防洪库容近10 亿 m3);胖头泡、月亮泡蓄滞洪区,正在完善建设中。哈尔滨市当地堤防主要由江南、江北、江中防洪工程三部分组成,疏浚整治工程尚未全部实施。
3防洪面临主要问题
哈尔滨市主城区防洪标准,未达到规划标准;防洪非工程措施尚不完善。
3.1治理措施不健全
目前,堤防加高加固、哈黑公路桥、滨洲、滨北铁路桥扩孔改建虽然已经完成,但是,江北岔河疏浚、河道滩岛整治的分洪、泄洪、隔堤工程没有形成,三桥扩孔也未按设计实施完成,哈尔滨段泄洪能力仍然不足。
3.2河道淤积较严重
上游的过度采伐、坡地开荒,加大了水土流失,造成泥沙下泄,淤积河道,加上江道比降缓、流速低,江道有逐年淤高的趋势,有的地段近几十年来淤高2~5m,严重削弱河道泄洪能力。大顶子山航电枢纽工程蓄水,滩涂开发建设对哈尔滨的防洪影响也越来越大。
3.3江道内障碍物较多阻水严重
河道内围垦行洪区和修建建筑物的现象愈来愈多,江道泄洪能力下降,上、下战备路横截滩地,行洪滩地临建障碍物随处可见,这些障碍物严重影响行洪,一旦发生大洪水,将会造成严重后果。
3.4非工程措施不够完善
洪水预警预报机制有待加强,未能实行统一管理、调度运行等联合机制。防洪区管理制度不健全,管理能力和水平不高,工程的养护维修差,重建轻管的顽症仍然存在。洪涝灾害保险机制不健全,保护防洪工程设施的法律、法规仍待完善,防洪宣传教育还应加强。
4防洪能力评价
哈尔滨城防段设计频率P=1%时设计水位比实施设计水位一般高17~30 cm,这是由于近年来哈尔滨市区内已经修建和正在修建的桥梁等阻水建筑物,堤防改线使行洪断面缩窄,导致相同流量下洪水位抬高。以各段堤防实际堤顶高程分析,由于洪水位抬高影响,原设计中的100 a一遇(P=1%)堤防实际的防洪能力将下降至80 a一遇(P=1.25%)左右。胖头泡、月亮泡蓄滞洪区建成后哈尔滨主城区达不到规划的200 a一遇防洪标准。
5治理措施
5.1工程措施
5.1.1续建泄洪渠清淤疏浚工程
实施清淤疏浚工程,可以起到降低洪水位的作用,其中实施局部清淤疏浚工程,增大过流断面面积2 000 m2以上,增大过流量3 000 m3/s左右。在整体上水面呈降落趋势,在滨洲桥及滨北桥间降落的很小,在滨洲桥上降落逐渐增大,在公路桥上至松J-33之间达到最大值。400m底宽的泄洪道,主江道100 a水位多处降低12 cm,最大降低21 cm,200年水位多处降低16cm,最大降低27cm。见表1、表2。
表1 哈尔滨江段100 a一遇水面线比较表(400m底宽)
表2 哈尔滨江段200a一遇水面线比较表(400m)
实施全面清淤疏浚工程,可使全江段洪水位降落,最大值可达50~70 cm,整个江段洪水水面比降趋向均缓。全面清淤疏浚工程则使江道洪水平面流场产生较大变化,尤其是狗岛南侧滩面的开挖引起该段南北侧洪水流速分布明显变化。总之,从防洪的角度而言,全面清淤疏浚工程方案的效果尤为突出。
大顶子山航电枢纽的建成使用,库区水位壅高,水深增大,水面比降减缓,流速减小,水流的推移力和挟沙能力显著降低,库区泥沙淤积现状是冲淤交替,淤积大于冲刷,且仍在发展变化之中。为切实提高松花江干流哈尔滨段泄洪能力,减小淤积对城市防洪压力,现滨洲、滨北两铁路桥及哈黑公路扩孔已完成,为了充分发挥扩孔桥的泄洪作用,按防洪规划清除主江道阻水滩涂及在太阳岛以北尽快完成开挖泄洪渠工程是完全必要的。
5.1.2实施严格清障措施
哈尔滨江段为典型的北方冲积性平原河流,目前上段江道基本处于自然状态,主槽多汊、变化频繁,洪水滩地宽阔;受桥梁人为工程控制,河势基本上稳定,滩槽分明,变化较少。江道行洪存在的主要问题是行洪通道不畅,存在卡口段,洪水阻力大,滩地行洪效率低。实施严格清障措施,恢复河滩健康与安全。
5.2非工程措施
加快防洪风险图等非工程防洪措施建设,是保证防洪调度体系科学一项关键措施。主要包括行洪通道管制、洪水预警预报、蓄滞洪区管理、超标准洪水应急措施、洪涝灾害保险、防洪工程设施保护及防洪法规建设等。
6防御超标准洪水对策
在准确预测哈尔滨江段一定会发生超标准洪水时,在省防汛指挥部决议经国家防总批准下,可采取保南弃北的策略。
一是抢修子堤。当发生超标准洪水时,首先采取临时抢险、临时加筑子堤和人员安全转移等应急措施。二是利用蓄滞洪区分洪。发挥已启用月亮泡、胖头泡蓄滞洪区分洪潜力,必要时破蓄滞洪区围堤,加大蓄滞洪区分洪量。三是分区防护。受自然地形、支流回水堤和隔堤分割,松花江两岸可划分为若干个防洪保护区。在充分发挥防洪工程体系防洪能力的基础上,一旦预测哈尔滨市可能有破堤危险,弃守上游堤防,实施人员紧急撤离。必要时采取“保南弃北”方案。四是人员撤离。在遭遇超大洪水时,城区堤防面临破堤危险,应实施人员紧急转移。
7小结
哈尔滨市城市防洪任务重,影响大,抓紧实施下部未完工程,研究清淤疏浚和北汊江道分流的可行性,江南主城区建议研究防洪标准提高问题及现有闸门安全利用;江北堤防应研究分洪通道,及江北水系连通综合考虑利用问题。制订切实可行的防御超标准洪水预案,确保哈尔滨市防洪安全。下一步围绕海绵城市建设,做好防洪排涝减灾规划。
参考文献:
[1]黑龙江省水利水电勘测设计研究院.《黑龙江省松花江流域胖头泡蓄滞洪区防洪工程与安全建设项目初步设计报告》 [R].黑龙江省水利水电勘测设计研究院,2015.
[2]水利部松辽水利委员会.《松花江流域综合规划(2012—2030)》[R].长春:水利部松辽水利委员会,2013.
个 人 简 介 补 充
王志兴(1964-),男,黑龙江讷河人, 工学博士,教授级高级工程师,国务院特殊津贴专家。从事水利规划设计工作,主持国家级水利工程项目20余项。获省优秀工程设计、省优秀工程咨询成果一、二等奖10多项。出版专著2部,发表论文40余篇,其中2篇论文被EI检索。曾获黑龙江省“优秀共产党员”、“全省粮食生产先进科技工作者” 等荣誉称号。黑龙江省水利厅科学技术委员会委员兼任副秘书长,黑龙江省水利学会七届理事。
Analysis and Countermeasures against Problems about Urban Flood Control for Main Urban Area in Harbin City
WANG Zhi-xing1;ZHANG Xiao-ping1and WANG Tian-yi1,2
(1.Heilongjiang Provincial Water Conservancy & Hydroelectric Power Investigation,Design and Research Institute,Harbin 150080,China;2.Hehai University,Nanjing 210098,China)
Abstract:Harbin City is a very important city,flood control of the main urban area is the focus of flood control in the Songhua River basin.Only the flood control project of the main Harbin City is not yet suitable for the planning standard of flood control after the completion of Heilongjiang Provincial Sanjiang Regulation Project,because of the great loss of flood and waterlogging disasters,becoming the most vulnerable area of flood control,and there is a lot of uncertainty,therefore,should reach the flood control standard designed and study how to increase the feasibility of flood control standard to accelerate construction of the non-project measure system and improve the extra-standard flood plan.
Key words:Harbin City;problem of flood control;system of flood control;safety of flood control;countermeasures
文章编号:1007-7596(2016)04-0106-04
[收稿日期]2016-03-17
[作者简介]王志兴(1964-),男,黑龙江讷河人,教授级高级工程师,工学博士,现任副院长;张小平(1963-),女,黑龙江鸡西人,教授级高级工程师;王天祎(1990-),女,黑龙江哈尔滨人,助理工程师,研究生。
中图分类号:TV122
文献标识码:B
[科研项目]胖头泡蓄滞洪区运用与调控关键技术研究.