蜚克图河防洪工程水面线推求浅析

王艳菊

(哈尔滨市水利规划设计研究院有限公司，哈尔滨 150000)

0 引 言

我国作为世界上河流最多的国家之一，中小河流数量众多、分布广[1]，河道防洪安全问题一直是水利工作的重点之一。近年来，中小河流频繁出现洪涝灾害，严重危及人民的生命和财产安全。因此，加强中小河流治理，完善中小河流的防洪减灾体系，提高防洪能力，对于保障人民群众生命财产安全和经济社会可持续发展具有重要意义[2]。

水面线是防洪工程设计的一个重要依据，它直接关系到工程规模和防洪安全，因此水面线计算结果是否合理至关重要。水面线推求前提是准确计算设计保证率情况下洪峰流量，天然河道水面线推求应充分考虑河道的地形地势条件、河道现状及已建工程、河道冲淤情况及植被覆盖和护砌等。河道天然水面线成果能够反映出河道的真实情况和工程需求，以此为前提进行防洪工程规划设计。防洪工程设计水面线推求时应在天然河道基础上，考虑工程建设后的情况，包括新建防洪和排水工程、河道宽度变化、两岸护砌改变等等，尽可能准确地推求设计水面线，为防洪工程设计提供科学合理的依据[3]。

本文结合蜚克图河防洪工程水面线推求实例，分析水面线推求中遇到的问题及其解决方法。设计洪峰流量计算时，单站设计洪水采用二龙山水库站洪水成果，控制断面设计洪峰流量采用面积指数法计算。同时由于上游建有水库，根据洪水地区组成综合分析，采用区间为主、水库相应的地区洪水组合方案，演进到防洪控制断面与区间洪水叠加后，得到各防洪控制断面设计洪水成果。现状水面线推求以河道实测断面为准，并进行洪痕调查，通过率定确定合理的糙率，进而推求现状水面线。在防洪工程规划设计方案基础上，考虑河道变化情况，选取设计情况下糙率，推求设计水面线成果，为蜚克图河防洪工程设计提供依据，对同类工程具有一定的参考价值。

1 工程概况

蜚克图河为松花江中游右岸一级支流，发源于哈尔滨市宾县吊水湖岭的东北部丘陵地区，有暖河和陡咀子河两源，两河于二龙山水库上游汇合后始称蜚克图河。蜚克图河流经宾县的松江、平坊、新立、英杰、居仁、宾西、永和及糖坊等8个乡镇，河道全长124.4 km，流域面积1 057 km2，北抵松花江，南侧、西侧与阿什河隔山相望，东临海浬洪河。行政区划分属哈尔滨市的宾县与阿城区，宾西镇以下河道右岸属于哈尔滨市阿城区，宾县境内流域面积887.15 km2。

根据流域内地形地势，蜚克图河分为上游、中游与下游3段。二龙山水库坝址以上为上游，属于山丘区，河道坡陡流急，平均坡度在0.83%左右，主要支流有暖河和陡咀子河；二龙山水库坝址到宾西镇为中游，属于丘陵区，平均坡度在0.18%左右，主要支流有猞猁河、小猞猁河，分别从左岸汇入；宾西镇以下为下游，多低丘和岗地，平均坡度为0.08%，无大支流汇入。

蜚克图河河道坡陡、流急，但是在中游宾西镇段河槽浅窄，两岸为学校、村屯及企业，下泄洪水能力弱，一遇降雨集中就极易引发洪水出槽，淹没两岸学校及居民房屋。同时部分河段为河道凹岸，沿河塌岸也十分严重，直接威胁两岸乡镇村屯人民群众的生命财产安全，因此必须加快蜚克图河治理建设。

本次工程建设任务是城镇和农田防洪除涝，解决宾西镇洪水威胁，提高防洪标准。为满足河道行洪、河势稳定、防洪工程安全河道管理运用的要求，设计在现有河道基础上疏浚拓宽，局部加高岸顶高程，保证20年一遇水位不出槽，同时对工程范围内的边坡进行衬砌，保证河岸安全。工程实施后，既可以提高宾西镇两岸的防洪标准，更好地保障两岸人民的生命和财产安全，同时可以尽可能减少工程占地，降低工程施工难度。

2 设计洪水计算

2.1 单站设计洪水

二龙山水库站具有1957-2019年共计63连续还原插补延长的洪峰系列，加入1924、1951-1956年历史洪水组成不连续系列进行频率分析，洪水重现期取值为120年。采用P-III型理论频率曲线，按矩法初估统计参数，取Cs=2.25Cv，适线确定均值、Cv值。水库站设计洪水成果见表1。

表1 二龙山水库站设计洪水成果表

2.2 控制断面设计洪水

防洪控制断面设计洪水依据二龙山水库站设计洪水成果采用面积指数法计算。由于本工程段位于宾西镇城镇段，宾西镇以下无较大支流汇入，故本次工程控制断面选用宾西镇控制断面，设计洪水成果见表2。

表2 控制断面设计洪峰流量成果表

2.3 洪水地区组成

由于蜚克图河上游段建有二龙山水库，本次分别计算水库为主、区间相应，以及区间为主、水库相应两种洪水组合。通过比较发现，区间为主、水库相应的洪水组合对宾西镇防洪影响不利，洪水成果相对于区间相应、水库为主的洪水组合要大20%～42%。考虑到防洪安全，推荐采用区间为主、水库相应的地区洪水组合方案。采用水库相应下泄洪水过程，演进到各防洪控制断面与区间洪水叠加后，得到各防洪控制断面设计洪水成果。见表3。

表3 防洪控制断面洪水成果表(考虑水库调节影响) /m3·s-1

3 水面线推求

3.1 基本资料及计算方法

根据洪涝灾害调查情况，蜚克图河主要是对位于宾西镇河段进行防洪治理。自吴家屯桥至小猞猁河汇入口，考虑工程布置及本河段情况，本次水面线计算范围为由小猞猁河汇入口下游约3.7 km处起推，至上游蜚克图河吴家屯桥上断面，长度8.7 km。

河道横断面图采用2020年实测断面，共计39个；纵断面图采用2020年实测图，平面图采用1∶10 000地形图。

水面线计算方法采用简化的稳定非均匀流公式，桥梁壅水计算采用铁三院桥梁壅水公式。

3.2 起推水位

由于资料等限制，本次起推水位以加测起始点河道断面、延长计算河段的方法，来消除起始点水位对工程的影响，起始水位根据曼宁公式、按照水位流量关系曲线确定。起推水位成果见表4。

表4 蜚克图河起推水位成果表

3.3 糙率率定

根据蜚克图河实际植被情况和其他河流糙率分析成果进行综合分析，并通过对2020年特大洪水进行分析，采用固定糙率分段扣洪痕点，糙率基本一致。本次采用各断面河道平均糙率，最后确定河道主槽糙率为0.026，滩地糙率为0.078。

由于现状河道断面过窄，导致水面线偏高，两岸学校、村屯及企业将被淹没。在河道规划情况下，通过多方案比选后，确定在现状河道断面基础上，适当拓宽河道，将河道断面标准化，河底宽开挖至50 m，两岸边坡均为1∶2.0，两岸做格宾护砌。同时，在岸坡以上建堤防，达到20年一遇洪水不出槽。根据规划断面形式及两岸护砌形式，查相关规范并根据经验，选取规划情况下主槽糙率0.033，滩地糙率0.078。

3.4 计算结果及合理性分析

根据设计洪峰流量、河道实测断面、起推水位及糙率成果，推求蜚克图河现状水面线，成果见表5。蜚克图河宾西城镇段两岸为学校、企业、村屯和耕地等，地势较低，经常遭洪水淹没。规划设计方案是以堤防为基础，以二龙山水库为骨干堤库，结合防洪排水工程布局。在此基础上，推求不同设计方案下的设计水面线，考虑不同方案的河道变化情况，包括河道宽度、新建桥梁、两岸边坡等等。经过多方案比选，最终确定最优设计方案及工程规模，设计水面线见表5。

根据现状及设计水面线推求成果，设计水面线较现状水面线降低幅度较大，主要河道断面较现状拓宽较大，因同时拆除部分阻水较大的桥梁所致。由洪水调查结果可知，蜚克图桥、水泥厂桥和吴家屯桥桥址处2020年洪痕点高程分别为148.2、151.9和155.8 m，2020年洪水基本相当于10年一遇。查洪水水面线，调查洪痕点和10年一遇水面线基本相当，洪水水面线与调查洪痕点拟合较好，说明本次推求的水面线是合理的。

表5 水面线成果及对比表

续表5

4 结 语

在水利工程规划设计中，水面线起到至关重要的作用。本文以蜚克图河防洪工程水面线推求为实例，通过计算蜚克图河控制断面设计洪峰流量，推求了蜚克图河现状水面线。在此基础上，根据防洪规划设计方案，推求蜚克图河设计水面线。并对现状和设计水面线进行比较后，分析了水面线推求的合理性，为蜚克图河防洪工程规划设计提供依据，对类似项目工程设计提供参考借鉴。

结合实例分析可以看出，河道断面、洪痕、植被情况、糙率等的正确选取，均是影响水面线推求精度的重要因素，而水面线推求结果决定了工程的设计方案和规模。因此，在防洪工程水面线推求过程中，要针对河道的实际情况和规划设计的具体方案，综合分析选取水面线推求各项参数，得到合理的水面线成果，才能为防洪工程设计提供科学合理的依据。