松花江1998年洪水重演分析
2022-06-28尹雄锐方书义
孟 楠,尹雄锐,方书义
(1.水利部松辽水利委员会,吉林长春 130021;2.松辽水利委员会流域规划与政策研究中心,吉林长春 130021)
1 概述
1998年洪水是松花江流域有记录以来最大的流域性特大洪水,以嫩江右侧支流来水为主。嫩江右侧7条支流先后出现重现期超50年一遇的特大洪水,其中雅鲁河、罕达罕河、绰尔河洪水重现期为200年一遇。嫩江干流江桥站洪峰流量为26 400 m3/s,洪水重现期480年一遇。大赉站决口洪水还原后洪峰流量达22 100 m3/s,洪水重现期为300年一遇。松花江干流下岱吉、哈尔滨、通河、依兰等水文站的洪峰流量均突破历史最高记录,列历史实测第一位,佳木斯水文站的洪峰流量列历史实测第二位,各站还原洪水重现期分别为300,300,140,90,70年一遇[1]。
2 现状工程条件
在综合规划和防洪规划的指引下,黑龙江、嫩江、松花江干流治理工程已完成达标建设,胖头泡、月亮泡蓄滞洪区已基本建成,丰满大坝重建、察尔森水库除险加固等工程已全面完工,流域基本形成库、堤、蓄滞洪区结合,功能较齐全、设施较完善的防洪工程体系。目前,嫩江、第二松花、松花江干流堤防防洪能力基本达到了20~50年一遇,其中,嫩江尼尔基水库以上达到20年一遇;尼尔基水库以下、第二松花江丰满水库以下达到50年一遇;松干左右岸防洪保护区为20~50年一遇[2]。
3 防御1998年洪水可能淹没分析
3.1 实际洪水调度
按照现状防洪工程体系和已批复的方案预案,对松花江流域1998年实际洪水进行调算。
3.1.1 尼尔基水库调度
尼尔基水库为嫩江干流唯一控制性工程。1998年典型洪水主要以尼尔基水库以下来水为主,尼尔基水库入库洪峰流量不大,下游齐齐哈尔断面洪峰出现时刻,尼尔基水库已停止放流,以最大程度削减下游洪峰流量,待下游洪峰过后逐步加大泄流。在洪水调节中,尼尔基最高库水位达到防洪高水位218.15 m。1998年尼尔基水库洪水调节计算成果见表1。
表1 1998年尼尔基水库洪水调节计算成果表
3.1.2 嫩江干流洪水调度
嫩江干流齐齐哈尔断面左堤为齐齐哈尔城区,现状防洪标准为100年一遇,设计洪峰流量12 000 m3/s;右堤堤防防洪标准为50年一遇,设计洪峰流量8 850 m3/s。江桥断面堤防现状防洪标准为50年一遇,设计洪峰流量14 200 m3/s,大赉断面堤防现状防洪标准为50年一遇,设计洪峰流量12 900 m3/s。
根据1998年嫩江干流各控制断面组合洪水计算成果分析,经调节,齐齐哈尔断面洪峰流量为12 600 m3/s,较100年一遇设计洪峰流量大600 m3/s;江桥断面洪峰流量为23 700 m3/s,较50年一遇设计洪峰流量大9 500 m3/s。嫩江干流齐齐哈尔、江桥断面组合洪水成果见表2。
表2 1998年典型年嫩江干流各断面组合洪峰流量成果表m3/s
3.1.3 蓄滞洪区运用与嫩干下游和松干洪水调度
松花江干流哈尔滨断面堤防现状防洪标准为100年一遇,设计洪峰流量17 900 m3/s,通过启用蓄滞洪区,将防洪标准提高到200年一遇;佳木斯断面右堤为佳木斯主城区,现状防洪标准为100年一遇,设计洪峰流量23 800 m3/s,左堤为农村段堤防,现状防洪标准为50年一遇,设计洪峰流量为20 900 m3/s。松花江干流其他段堤防县城段防洪标准一般20~30年一遇,农村段堤防防洪标准为20年一遇。
经调节计算,1998年大赉和扶余洪水组合后洪峰流量为23 075 m3/s,已到达月亮泡、胖头泡蓄滞洪区启用标准(大赉站与扶余站流量之和达到18 200 m3/s并继续增大)。初步分析,1998年典型年洪水启用胖头泡蓄滞洪区分洪后,难以控制哈尔滨站流量不超过100年一遇洪水,需同时启用月亮泡蓄滞洪区拦蓄洮儿河洪水(不需要月亮泡分蓄嫩江洪水)。经调节计算,胖头泡蓄滞洪区最大分洪流量4 372 m3/s,蓄滞洪区最大调蓄水量28.23 m3/s,最大退水流量1 758 m3/s,洮儿河利用三顶召分洪设施向霍林河下游最大分洪流量415 m3/s,分洪水量1.16亿m3,月亮泡在胖头泡分洪阶段拦蓄洮儿河洪水,最大拦蓄流量1 837 m3/s,最大拦蓄水量12.03亿m3。月亮泡、胖头泡洪水调节计算成果见表3。
表3 1998年典型年月亮泡胖头泡蓄滞洪区洪水调节计算成果表
月亮泡、胖头泡蓄滞洪区位于嫩江干流江桥断面与大赉断面之间,蓄滞洪区启用后,嫩江干流大赉断面组合洪峰流量为15 040 m3/s,较50年一遇设计洪峰流量大2 140 m3/s。嫩江干流大赉断面组合洪水成果见表2。
大赉断面演进至哈尔滨并与区间洪水组合后,哈尔滨站洪峰流量17 533 m3/s,低于100年一遇设计洪峰流量17 900 m3/s,高于50年一遇设计洪峰流量15 100 m3/s。哈尔滨站洪水演进至佳木斯并与区间洪水组合后,佳木斯站洪峰流量17 775 m3/s,低于50年一遇设计洪峰流量20 900 m3/s。
3.2 洪水淹没分析
3.2.1 嫩干尼尔基~齐齐哈尔段
根据调算结果和各断面水位流量关系估算,尼尔基~齐齐哈尔段堤防1998年洪水最高水位超堤防设计水位(50年一遇防洪标准)0~0.54 m,按照《松花江防御洪水方案》《松花江洪水调度方案》,可利用堤防超高挡水加大河道行洪能力,破大昂围堤(启用滨州铁路避溢桥)行洪,弃守四间房、托力河围堤(围堤防洪能力接近20年一遇,下同),必要时加筑子堤强迫行洪,基本能够保证齐齐哈尔市城区、堤防和干流两岸粮食主产区防洪安全。
3.2.2 嫩干齐齐哈尔~三岔河段
经估算,1998年洪水调节后齐齐哈尔~三岔河段最高水位超堤防设计洪水位(50年一遇)0.28~1.31 m,该区间堤防防洪压力大,特别是江桥断面最高水位超堤防设计洪水位较高,为1.31 m,持续时间约为12 d,按照《松花江防御洪水方案》《松花江洪水调度方案》,可充分利用堤防2.00 m超高挡水,并加筑子堤强迫行洪。泰来县、扎赉特旗和杜蒙县等地个别堤段可能会发生漫堤风险,需加强堤防防守,提前抢筑子堤,铺设彩条布防止风浪冲刷,必要时视情提前转移受威胁区群众。
3.2.3 松干三岔河~牡丹江口河段
1)运用蓄滞洪区
在现状流域大洪水防御体系下,若流域发生1998年洪水,考虑哈尔滨防洪问题,必须启用月亮泡、胖头泡蓄滞洪区,应按照《松花江防御洪水方案》《松花江洪水调度方案》中的启用条件和工作程序进行运用,地方政府负责具体实施,并配合做好人员转移等各项工作,确保哈尔滨主城区防洪安全。
2)加强堤防防守
经过调算,启用蓄滞洪区后,1998年洪水到达哈尔滨断面的洪峰流量略低于100年一遇堤防保证水位,需弃守河道内二站围堤;双城市、呼兰县、宾县、木兰县等境内堤防防洪标准为20年一遇,经估算,1998年洪水调节后最高水位超20年一遇洪水位1.00~1.50 m,考虑风浪爬高,可能会发生漫堤风险,需加强堤防防守,提前抢筑子堤,铺设彩条布防止风浪冲刷,并视情提前转移受威胁区群众。其他堤段最高水位超堤防设计洪水位0~0.74 m,可利用堤防超高挡水加大河道行洪能力,必要时加筑子堤强迫行洪,同时加强堤防防守,基本能够保证两岸粮食主产区和沿江城镇防洪安全。
3.2.4 松干牡丹江口以下河段
经调算,1998年洪水调节后佳木斯断面洪峰流量为20~30年一遇,需弃守河道内黑蟒围堤;佳木斯以下河道堤防防洪标准都已达到50年一遇,基本能够保证两岸粮食主产区和沿江城镇防洪安全。
4 结语
1998年特大洪水主要来自嫩江中下游支流,尼尔基水库作用有限,在历史洪水中对嫩江、松花江干流防洪最为不利。通过对松花江1998年洪水重演分析,在流域现状防御体系下,嫩江、松花江干流基本能防御1998年历史最大洪水,流域5座沿江重点防洪城市齐齐哈尔、吉林、松原、哈尔滨、佳木斯主城区防洪安全可以得到保证;松干佳木斯以下沿江两岸粮食主产区防洪安全可以得到保证;嫩江齐齐哈尔以下和松干哈尔滨段粮食主产区防洪压力较大,个别低标准段堤防可能会因长时间高水位运行而发生变形、渗漏等安全问题,考虑风浪爬高,需抢筑子堤才能强迫行洪,有漫堤风险。通过以上分析找准防范重点和薄弱环节,为有效防范松花江流域超标洪水“黑天鹅”事件提供支撑。