牡丹江牡丹江水文站防洪特征水位的初步修定

馮 雪，吳 彤

（松遼委水文局嫩江水文水資源中心，黑龍江 齊齊哈爾 161000）

牡丹江城市堤防保護(hù)的主要城鎮(zhèn)為牡丹江市城區(qū)，共保護(hù)人口81.55萬(wàn)人，保護(hù)耕地1.66萬(wàn)hm2，保護(hù)鄉(xiāng)鎮(zhèn)4個(gè)。牡丹江市是黑龍江省重要的邊境貿(mào)易口岸，是牡丹江地區(qū)經(jīng)濟(jì)區(qū)的中心城市和交通樞紐，是以綠色食品、醫(yī)藥化工、電子信息和旅游產(chǎn)業(yè)為主的山水園林城市。城市基礎(chǔ)設(shè)施雄厚，工業(yè)結(jié)構(gòu)合理，在黑龍江省財(cái)政稅收中占有重要地位。因此，牡丹江站防洪特征水位設(shè)定的是否科學(xué)，對(duì)牡丹江市的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和人民生命財(cái)產(chǎn)安全至關(guān)重要。

1 基本情況

牡丹江水文站位于黑龍江省牡丹江市西安區(qū)興隆鎮(zhèn)。水文站以上主要支流有馬蓮河、蛤蟆河、海浪河。上游有大中型水利樞紐7座，從上游向下游依次為鏡泊湖電站、阿堡電站、青年電站、渤海電站、紅衛(wèi)電站、紅農(nóng)電站和石頭等電站。

牡丹江水文站始建于1934年2月，1945年停測(cè)，1949年復(fù)設(shè)為水位站，1954年改為水文站?；舅邤嗝嫖挥谧蟀兜谭罉?biāo)志樁2+731 m處，2004年1月1日基本水尺斷面上遷840 m，改為牡丹江（二）水文站?；舅邤嗝嫖挥谧蟀兜谭罉?biāo)志樁1+891 m處。左岸為牡丹江城區(qū)防洪大堤，右岸正在修建設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇的堤防。從2005年1月開始用新斷面觀測(cè)值報(bào)汛。其新舊斷面水位換算關(guān)系為：新斷面水位大于225.20 m且小于227.66 m時(shí)，用公式:

式中：y——舊斷面水位，m；x——新斷面水位，m。

推算原斷面水位，新斷面水位大于227.66 m以上沒有對(duì)比觀測(cè)資料。根據(jù)實(shí)測(cè)比降資料分析計(jì)算，高水部分為原斷面水位加上0.80 m為新斷面水位。

牡丹江水文站現(xiàn)用水準(zhǔn)基面為大連基面，大連基面與黃海基面的換算關(guān)系為：H黃海m=H大連m+6.02 m，此值采用黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院編寫的《黑龍江省牡丹江市城市防洪工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告》中的成果。

2 洪水特性

牡丹江站洪水主要由牡丹江干流來(lái)水和左岸一級(jí)支流海浪河雨洪所造成。洪水具有山區(qū)性河流特性，具有漲落快、流速大、洪峰停留時(shí)間短的特點(diǎn)。大水年份，一次洪水有兩個(gè)洪峰，一般前峰大于后峰（有時(shí)后峰僅為前峰的50%～60%），兩峰間隔為2～3 d。前峰主要由鏡泊湖以下區(qū)間及海浪河形成，后峰主要來(lái)自鏡泊湖溢流。區(qū)間流域，特別是海浪河流域，坡度大，徑流系數(shù)大，有利于洪峰的形成，造成牡丹江站尖瘦的前峰。鏡泊湖以上洪水，因流路長(zhǎng)，加上鏡泊湖的調(diào)節(jié)影響使洪峰出現(xiàn)時(shí)間推遲，當(dāng)流到牡丹江站時(shí)，區(qū)間洪峰早已過(guò)去，僅與區(qū)間洪水尾部組成牡丹江站的后峰，因此洪峰平緩。

牡丹江從1954年建站至今排在前3位的大洪水是1960年、1991年和1964年。1960年8月24日，牡丹江發(fā)生建站以來(lái)第一位大洪水，洪峰水位231.22 m，洪峰流量6 230 m3/s。洪峰持續(xù)時(shí)間2 h，洪水歷時(shí)36 d，其中漲水7 d，落水29 d。此次洪水使牡丹江流域內(nèi)寧安市、牡丹江市、海林市、林口縣和依蘭縣0.86萬(wàn)hm2農(nóng)田被淹，受災(zāi)人口24萬(wàn)人，死亡13人，水庫(kù)決口17座，水毀涵閘147座，堤防決口118處，堤防損壞長(zhǎng)度19.6 km，沖毀各種水利工程726座，沖毀鐵路路基227段，損壞公路干線203 km。63個(gè)工廠、礦井被水圍困，倒塌房屋31 750間，洪水造成直接經(jīng)濟(jì)損失0.62億元。

1991年7月31日，牡丹江發(fā)生建站以來(lái)第二位大洪水，洪峰水位230.60 m，洪峰流量6 070 m3/s。洪峰持續(xù)時(shí)間2 h，洪水歷時(shí)33 d，其中漲水3 d，落水30 d。此次洪水給牡丹江流域造成嚴(yán)重災(zāi)害。受災(zāi)村屯630個(gè)，人口18萬(wàn)人，全部或部分停業(yè)的企業(yè)96家，農(nóng)作物受災(zāi)面積11.36萬(wàn)hm2，糧食損失11.4萬(wàn)t，死亡人口9人，倒塌房屋1.44萬(wàn)間，沖毀橋涵1 419座，沖毀鐵路路基1 237 km，損壞輸電線路317 km，損壞通訊線路387 km，損壞堤防197.13 km，洪水造成直接經(jīng)濟(jì)損失6.92億元。

1964年8月21日，牡丹江發(fā)生建站以來(lái)第三位大洪水，洪峰水位230.66 m，洪峰流量5 280 m3/s。洪峰持續(xù)時(shí)間2 h，洪水歷時(shí)32 d，其中漲水13 d，落水19 d。此次洪水受災(zāi)耕地面積0.87萬(wàn)hm2，損失糧食43.7萬(wàn)kg，受災(zāi)人口10.3萬(wàn)人，死亡人口23人，倒塌房屋8 011間，沖毀堤防10.2 km，沖毀公路77.6 km，洪水造成的直接損失達(dá)0.34億元。

3 設(shè)計(jì)洪水計(jì)算

采用《黑龍江省牡丹江市城市防洪工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告》（黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，2003年）牡丹江站設(shè)計(jì)洪水成果。計(jì)算方法為：實(shí)測(cè)及插補(bǔ)資料連續(xù)系列59年，特大洪水處理年份為 1862，1896，1851，1900，1960，1914，1932 年和1991年，首位洪水重現(xiàn)期按1851—1998年148年第一位處理。采用以上不連續(xù)系列進(jìn)行頻率計(jì)算，按加入特大洪水的方法計(jì)算經(jīng)驗(yàn)頻率，以矩法計(jì)算統(tǒng)計(jì)參數(shù)初值，采用P—Ⅲ型理論曲線適線，用目估適線法確定統(tǒng)計(jì)參數(shù)和設(shè)計(jì)值。設(shè)計(jì)水位根據(jù)設(shè)計(jì)流量由本站水位流量關(guān)系曲線查得。成果如表1所示。

表1 牡丹江牡丹江（二）水文站設(shè)計(jì)洪水成果表

4 防洪工程

牡丹江市位于牡丹江中游，城區(qū)段江道長(zhǎng)18.8 km，江道比降0.5‰。行洪寬度500～700 m，主槽寬度120～280 m。牡丹江市城區(qū)左岸堤防始建于1942年的日偽時(shí)期，1991年前防洪標(biāo)準(zhǔn)為15年一遇，右岸無(wú)堤防。1991年牡丹江大洪水后，城區(qū)堤防先后進(jìn)行了3次大規(guī)模續(xù)擴(kuò)建，防洪能力明顯提高。

牡丹江市左岸堤防：牡丹江左堤西起黃花站的濱綏鐵路，東至牡丹江市工業(yè)水源地與北安河回水堤相接。長(zhǎng)18.8 km，均質(zhì)土堤加防浪墻；堤高4～9 m，堤頂寬12 m，設(shè)8 m寬混凝土堤頂路；堤迎水坡為混凝土板護(hù)坡，坡比1∶2.5；背水坡坡比1∶3，為生物護(hù)坡，設(shè)一級(jí)馬道，防洪標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇。牡丹江市右岸堤防：牡丹江右岸堤防上起興隆河口，下至東小河口，長(zhǎng)4.95 km。興隆河右回水堤上起興隆河小橋，下至興隆河口與牡丹江右岸堤防相接，長(zhǎng)0.47 km。東小河左回水堤上起201國(guó)道橋，下至東小河河口與牡丹江右岸堤防相接，長(zhǎng)2.05 km。防洪標(biāo)準(zhǔn)均為50年一遇。

5 防汛特征水位的確定

牡丹江水文站新斷面處，現(xiàn)有防洪標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇，地面高程230.69 m，搶險(xiǎn)路面高程230.02 m，堤腳高程229.68 m，堤頂高程為235.70 m（以上均為大連基面）。由于牡丹江左岸堤防防洪標(biāo)準(zhǔn)已達(dá)100年一遇，右岸達(dá)50年一遇，堤防標(biāo)準(zhǔn)明顯提高，又因2004年原水位觀測(cè)斷面上遷840 m至新斷面，因此防汛特征水位也應(yīng)隨之調(diào)整。

牡丹江站原基本水尺斷面警戒水位是229.00 m（大連基面），相應(yīng)流量3 470 m3/s，相當(dāng)于5年一遇洪水。新斷面新擬定的警戒水位是230.15 m（大連基面），相應(yīng)流量3 980 m3/s，相當(dāng)于10年一遇洪水。當(dāng)達(dá)到此水位時(shí)，洪水威脅到堤腳0.20 m，防汛部門要加強(qiáng)巡查和守護(hù)及搶險(xiǎn)準(zhǔn)備工作。原基本水尺斷面保證水位是230.60 m（大連基面），相應(yīng)流量6 070 m3/s，相當(dāng)于30年一遇洪水。根據(jù)左岸堤防防洪標(biāo)準(zhǔn)到100年一遇，右岸堤防50年一遇，按照兼顧左右岸，以及牡丹江1991年發(fā)生建國(guó)以來(lái)第二大洪水，洪峰流量6 070 m3/s，當(dāng)時(shí)左岸低標(biāo)準(zhǔn)堤防經(jīng)搶險(xiǎn)未出現(xiàn)決口，新斷面新擬定保證水位為232.10 m（大連基面），相應(yīng)流量7 350 m3/s，相當(dāng)于50年一遇洪水。當(dāng)達(dá)到此水位時(shí)，是右岸堤防安全運(yùn)行的上限洪水位，左岸堤防已高水位，有出現(xiàn)險(xiǎn)情的可能，防汛進(jìn)入全面緊急狀態(tài)。這時(shí)要密切巡查，全力以赴，確保堤防安全。特征水位修訂成果如表2所示。

表2 牡丹江牡丹江（二）水文站特征水位修訂成果表