胖頭泡蓄滯洪區(qū)防洪安全性分析

管功勛

(黑龍江省水利水電勘測設(shè)計研究院，哈爾濱 150080)

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胖頭泡蓄滯洪區(qū)防洪安全性分析

管功勛

(黑龍江省水利水電勘測設(shè)計研究院，哈爾濱 150080)

摘要：胖頭泡蓄滯洪區(qū)承擔(dān)哈爾濱市100 a一遇到200 a一遇之間的防洪任務(wù)。工程的調(diào)度運用和工程本身均與哈爾濱城市防洪息息相關(guān)。一旦工程在調(diào)度運行中出現(xiàn)失誤，將會對哈爾濱市城市防洪帶來較大的安全隱患。建議工程采取一定的安全措施，加強日常管理，加強相關(guān)配套設(shè)施的建設(shè)，保證工程的調(diào)度運行，確保哈爾濱市城市防洪的安全。

關(guān)鍵詞：哈爾濱市；城市防洪；胖頭泡；蓄滯洪區(qū)

1哈爾濱市城市防洪體系

1.1城市概況

哈爾濱市位于E125°42′~N130°10′，N44°04′~N46°40′，是黑龍江省省會也是中國東北部政治、經(jīng)濟、文化中心，全市面積約5.384 萬 km2，轄9區(qū)7縣，代管2個縣級市，市區(qū)面積10 198 km2，2014年戶籍總?cè)丝?94萬人。哈爾濱被譽為歐亞大陸橋的明珠，是第一條歐亞大陸橋和空中走廊的重要樞紐[1]。

2013年哈爾濱市生產(chǎn)總值及增長情況見表1。三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)由上年的11.1∶36.0∶52.9調(diào)整為11.8∶34.8∶534.4[2]。

表1　2013年哈爾濱市生產(chǎn)總值情況一覽表

1.2哈爾濱市洪水組成

哈爾濱市位于松花江干流，松花江干流洪水主要由嫩江和第二松花江發(fā)生的洪水組成，拉林河洪水“戴帽”。嫩江大賚站60 d洪量占哈爾濱站60 d洪量的42%～84%，單獨由二松造成的年份很少，哈爾濱站洪量主要來自嫩江，也就是說，嫩江來水是組成哈爾濱站洪水的主要來源[3]。

哈爾濱斷面洪水組成主要有以下3種類型：

1)嫩江、二松、拉林河同時發(fā)生洪水，如1956年、1960年洪水；

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

3) 主要來自嫩江，即嫩江洪水特大，二松、拉林河洪水均較小，如1969年、1998年洪水。

1.3防洪體系

哈爾濱市防洪是庫堤結(jié)合，以堤防為主的總體防洪體系，發(fā)揮第二松花江上的豐滿、白山水庫以及嫩江干流上的尼爾基水庫的防洪作用，使哈爾濱市防洪標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到100 a一遇。在此基礎(chǔ)上，在上游采取蓄滯洪區(qū)分洪，使哈爾濱市防洪標(biāo)準(zhǔn)提高到200 a一遇。即胖頭泡蓄滯洪區(qū)需承擔(dān)哈爾濱市100 a一遇到200 a一遇之間的防洪任務(wù)。

2胖頭泡蓄滯洪區(qū)工程設(shè)計概況

胖頭泡蓄滯洪區(qū)位于嫩江、松花江干流的左岸，肇源縣的西北部，地理坐標(biāo)為E124°08′～124°48′，N45°27′～46°03′，區(qū)內(nèi)總面積1 994 km2。該蓄滯洪區(qū)是哈爾濱市城市防洪體系的重要環(huán)節(jié)，系滿足哈爾濱城市100 a一遇洪水~200 a一遇洪水的防洪要求[4]。

蓄滯洪區(qū)進洪口門為老龍口(即嫩江分洪口)，位于嫩江干流老龍口堤段樁號1+000m處，CS嫩88斷面附近，出洪口門設(shè)在蓄滯洪區(qū)最低處的老坎子，松花江干流肇源堤段堤防樁號14+200 m處，CS松4斷面附近。

進洪口門工程由已建的老龍口裹頭與新建老龍口分洪閘組成，老龍口裹頭總凈寬175 m，分洪閘凈寬204 m，共17孔，單孔凈寬12 m。

出洪口門采取一孔布置，由堤防封堵，型式與堤防相同，兩側(cè)布置高噴灌漿裹頭，老坎子出洪口門總凈寬250 m。蓄滯洪區(qū)最高水位為131.67 m，蓄水庫容為45.65 億 m3，其中，有效蓄水量為39.52 億 m3。

3工程調(diào)度運用原則

哈爾濱市的洪水組成包括第二松花江、嫩江和拉林河。發(fā)生洪水的年份不同，3條河流的洪水組成也不同，故啟用胖頭泡蓄滯洪區(qū)的判斷條件以上述3條河的洪峰流量組成共同判別，當(dāng)上述3條河流合成流量超過17 900 m3/s，且流量繼續(xù)增大時，胖頭泡即開始分洪。

分洪流量以不超過哈爾濱斷面17 900 m3/s為原則，即滿足哈爾濱斷面在發(fā)生100 a一遇～200 a一遇洪水時，通過胖頭泡蓄滯洪區(qū)分洪使哈爾濱斷面洪峰流量削減到100 a一遇。

分洪時利用已建的老龍口裹頭與新建老龍口分洪閘同時分洪，首先由分洪閘控制分洪，根據(jù)嫩江來水情況和哈爾濱斷面的洪峰流量情況，逐漸開啟閘門分洪，當(dāng)閘門全部開啟且仍需要加大分洪流量時，將裹頭打開，全部參與分洪。

退洪時，采取簡單的工程措施，直接炸開口門退洪，由兩側(cè)裹頭控制退洪口門寬度和分洪量。

4分洪效果

根據(jù)哈爾濱斷面洪水地區(qū)組成情況，選取具有代表性，且洪水較大的年份1957年、1960年、1969年和1998年作為典型年，按照前述工程調(diào)度運用原則，計算胖頭泡蓄滯洪區(qū)不同年型分洪量及相應(yīng)哈爾濱市的洪峰流量，成果見表2。

表2　蓄滯洪區(qū)分、蓄洪成果表

從表2中可以看出，通過胖頭泡蓄滯洪區(qū)對嫩江干流洪水的分洪，可以保證當(dāng)哈爾濱斷面發(fā)生200 a一遇洪水時，洪峰流量控制在17 706~17 900 m3/s，不超過哈爾濱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16.95億 m3~33.74 億 m3。各典型年間，以第二松花江和嫩江同時發(fā)生洪水的1957年型所需有效分洪量最大，蓄滯洪區(qū)水位最高，1960年次之，1969年型和1998年分洪量最少。

在發(fā)生嫩江洪水為主的年份時，哈爾濱斷面的洪水組成當(dāng)中，二松和拉林河洪峰洪量均較小，而胖頭泡分洪口正位于嫩江干流，故該種年型的洪水，在胖頭泡蓄滯洪區(qū)分洪后的洪峰流量減少明顯，控制起來相對較為容易。

1957年和1960年型的分洪量較大，主要是因為哈爾濱控制斷面的洪峰洪量組成受二松和拉林河影響較大，1957年洪水哈爾濱斷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年洪水哈爾濱斷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%。故控制起來較為困難，分洪量大。

5存在問題分析

上述成果及結(jié)論，是在水文預(yù)報準(zhǔn)確、調(diào)度正確、操作及時的情況下，方能夠?qū)崿F(xiàn)。但在實際調(diào)度運行當(dāng)中，由于受時間、社會、輿論等等外在因素和決策、操作以及洪水過程的不確定性等內(nèi)在因素的影響，對蓄滯洪區(qū)的調(diào)度運用帶來影響，進而影響蓄滯洪區(qū)和哈爾濱市城市防洪的安全，筆者以1957年典型為例，從以下3種情況來進行分析：

1)分洪時間提前或者滯后，本次暫按2 d考慮。

2)分洪建筑物損毀，即成為無壩分洪。

3)由于人為因素，炸開退洪口門寬度超過設(shè)計寬度，暫按300 m考慮。

以上3種情況均從保證蓄滯洪區(qū)安全和保證哈爾濱市城市防洪安全角度兩個方面來考慮。計算成果見表3。

表3　蓄滯洪區(qū)特殊工況分、蓄洪成果表

從表2中可以看出：

1)當(dāng)分洪時間提前時，如果要保證哈爾濱城市防洪的安全，則胖頭泡蓄滯洪區(qū)需要增加分洪量，分洪量增加 3億 m3，水位比設(shè)計成果提高0.16 m；如果保證蓄滯洪區(qū)的安全，則哈爾濱市的洪峰流量達(dá)到18 400 m3/s，超過城市防洪的安全流量。

2)當(dāng)分洪時間滯后，則對于蓄滯洪區(qū)來講，不論如何加大分洪流量，哈爾濱市的洪峰流量都將增加，且增加較多，對哈爾濱城市防洪安全十分不利。

進口閘門損毀時，分洪過程將不能控制，故蓄滯洪區(qū)的規(guī)模是無法控制的，相當(dāng)于無壩分洪，對于現(xiàn)有設(shè)計的進口寬度來講是能夠保證哈爾濱的防洪要求的，但是滯洪區(qū)的水位將增加到132.28 m，較設(shè)計水位增加0.61 m，蓄滯洪區(qū)本身有安全問題。對于1957年型來講，退洪口門增加50 m，對于哈爾濱市城市防洪沒有太大的影響。

6結(jié)論與建議

從前述分析來看，胖頭泡蓄滯洪區(qū)的調(diào)度運行中，無論是分洪時間提前還是滯后，對于哈爾濱市城市防洪都會帶來一定的影響，尤其是分洪時間滯后的情況，是十分不利的，但如果為了保證哈爾濱的安全而人為的提前分洪，又會對蓄滯洪區(qū)的安全帶來隱患，而蓄滯洪區(qū)本身的安全，也關(guān)系著哈爾濱市的城市防洪安全問題，所以無論出現(xiàn)什么情況，對于哈爾濱市的防洪安全來講，都是不利的。

蓄滯洪區(qū)工程分洪閘和退洪口本身的安全也是同理，由于哈爾濱市位于胖頭泡蓄滯洪區(qū)的下游，故工程本身的安全一樣關(guān)系到城市的防洪安全。

從以上分析結(jié)論來看，哈爾濱市的安全與胖頭泡蓄滯洪的安全息息相關(guān)，但在實際調(diào)度運行中，卻又存在一定的隱患，故提出以下4點建議：

1)在工程設(shè)計中留有余地，以便工程在較大范圍內(nèi)能夠保證自身安全。

2)對在調(diào)度運行中起到預(yù)報作用的有關(guān)水文氣象測站加大投入，加強管理，提高預(yù)報的準(zhǔn)確度。

3)做好應(yīng)急預(yù)案，以備不時之需。

4)加強蓄滯洪區(qū)本身的維護管理，在關(guān)鍵時刻能夠及時啟用和運行。

參考文獻：

[1]哈爾濱市人民政府，哈爾濱市社會科學(xué)院.哈爾濱年鑒：2014[M].哈爾濱：哈爾濱年鑒社，2014.

[2]黑龍江省水利水電勘測設(shè)計研究院.松花江流域防洪規(guī)劃[R].哈爾濱：黑龍江省水利水電勘測設(shè)計研究院，2008.

[3]黑龍江省水利水電勘測設(shè)計研究院.胖頭泡蓄滯洪區(qū)可行性研究報告[R].哈爾濱：黑龍江省水利水電勘測設(shè)計研究院，2013.

[作者簡介]管功勛(1978-)，男，內(nèi)蒙古莫旗人，高級工程師。

[收稿日期]2015-06-28

中圖分類號：TV87

文獻標(biāo)識碼：B

文章編號：1007-7596(2015)10-0036-03