松花江流域胖頭泡蓄滯洪區(qū)削減洪水作用研究

崔麗艷，陳 偉

（1.吉林松遼水利水電咨詢有限責(zé)任公司，吉林 長(zhǎng)春 130021；2.松遼水利委員會(huì)流域規(guī)劃與政策研究中心，吉林 長(zhǎng)春 130021）

胖頭泡蓄滯洪區(qū)位于嫩江、松花江干流的左岸，主要由嫩江、松花江一級(jí)階地及漫灘構(gòu)成[1]，區(qū)內(nèi)總面積1 994 km2。胖頭泡蓄滯洪區(qū)對(duì)保護(hù)哈爾濱市防洪安全和緩解松花江干流的防洪壓力都具有重要作用[2]，因此本文重點(diǎn)對(duì)胖頭泡蓄滯洪區(qū)削減洪水的作用進(jìn)行了深入研究，提出了胖頭泡蓄滯洪區(qū)的運(yùn)用方案，為制定科學(xué)、合理可行的蓄滯洪區(qū)優(yōu)化調(diào)度方案提供了技術(shù)支撐。

1 胖頭泡蓄滯洪區(qū)運(yùn)用方案

大賚站與扶余站分別位于嫩江和第二松花江的下游段，嫩江大賚、二松扶余以上流域面積占哈爾濱以上流域面積的90%以上[3]，根據(jù)相關(guān)性分析，當(dāng)兩站合成流量達(dá)到18 200 m3/s，對(duì)應(yīng)哈爾濱流量為17 900 m3/s。大賚站與扶余站到哈爾濱站的洪水傳播時(shí)間基本相同，大賚、扶余流量可以直接疊加得到其合成流量。

1）根據(jù)洪水預(yù)報(bào)，月亮泡蓄滯洪區(qū)庫容或分洪流量無法滿足哈爾濱市防洪要求時(shí)，同時(shí)啟用胖頭泡蓄滯洪區(qū)，在進(jìn)水口老龍口堤段需要開啟閘門及破堤分洪。

2）啟用胖頭泡蓄滯洪區(qū)和月亮泡蓄滯洪區(qū)充分分滯洪水后，預(yù)報(bào)哈爾濱站流量仍超過17 900 m3/s 時(shí)，應(yīng)視情況采取應(yīng)急措施加大河道行洪能力，或擴(kuò)大蓄滯洪區(qū)分洪范圍增加分洪量。

3）當(dāng)蓄滯洪區(qū)退洪口處的河道斷面水位開始回落，且老坎子斷面干流流量小于15 000 m3/s 時(shí)，胖頭泡蓄滯洪區(qū)排洪，排洪入江后哈爾濱站的流量不應(yīng)高于17 900 m3/s 時(shí)。

2 典型年蓄滯洪區(qū)分洪泄洪過程研究

根據(jù)典型年200年一遇設(shè)計(jì)洪水過程資料及調(diào)度目標(biāo)和最佳預(yù)報(bào)方案，利用模型模擬了松花江及蓄滯洪區(qū)洪水演進(jìn)過程，得到相應(yīng)5個(gè)典型年（1956，1957，1960，1969，1998年）的模擬結(jié)果，根據(jù)各典型年模擬結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析蓄滯洪區(qū)的分洪時(shí)間、分洪過程及排洪時(shí)間等。

2.1 蓄滯洪區(qū)分洪過程分析

通過對(duì)5個(gè)典型年200年一遇設(shè)計(jì)洪水進(jìn)行洪水演進(jìn)模擬，結(jié)合河道洪水研究蓄滯洪區(qū)分洪過程，得到各典型年分洪成果見表1。

表1 各典型年分洪成果表

由表1 可知，各典型年蓄滯洪區(qū)啟用時(shí)間在8—9 月，符合松花江流域洪水特點(diǎn)，松花江流域的洪水主要由暴雨產(chǎn)生，大洪水一般都發(fā)生在6—9月份，年最大洪峰流量多發(fā)生在7—8 月。

由表1可知，1998年和1969年洪水根據(jù)蓄滯洪區(qū)啟用條件，即在大賚和扶余合成流量超過18 200 m3/s時(shí)，預(yù)計(jì)（7 d后）哈爾濱流量可達(dá)到17 900 m3/s，且洪水流量將會(huì)繼續(xù)上漲，啟用蓄滯洪區(qū)分洪，分洪后可以達(dá)到保護(hù)哈爾濱城區(qū)200年一遇防洪安全的要求。但是，1960，1957和1956年3個(gè)典型年洪水根據(jù)原有規(guī)則分洪就不能保證哈爾濱城區(qū)200年一遇的防洪安全，因此，需提前開啟蓄滯洪區(qū)分洪，在大賚和扶余合成流量超過14 500～15 000 m3/s 時(shí)，啟用蓄滯洪區(qū)分洪，可以保證哈爾濱城區(qū)200年一遇的防洪安全。

2.2 蓄滯洪區(qū)泄洪過程分析

通過對(duì)5個(gè)典型年200年一遇設(shè)計(jì)洪水進(jìn)行洪水演進(jìn)模擬，結(jié)合河道洪水研究蓄滯洪區(qū)分洪和泄洪過程，得到各典型年蓄滯洪區(qū)泄洪成果，見表2。

表2 各典型年蓄滯洪區(qū)泄洪成果表

根據(jù)表2 可知，胖頭泡蓄滯洪區(qū)泄洪時(shí)間一般在分洪開始后8～20 d，一般當(dāng)蓄滯洪區(qū)退洪口處的河道斷面水位開始回落，且老坎子排洪口處（近似看為松花江干流）流量小于15 000 m3/s 時(shí)，胖頭泡蓄滯洪區(qū)開始排洪，排洪入江后演進(jìn)到哈爾濱站的流量不高于17 900 m3/s。

根據(jù)表2 可知，1998年和1969年在老坎子排洪口處流量小于15 000 m3/s 時(shí)，開啟老坎子泄洪閘泄洪，能夠保證哈爾濱站的流量不高于17 900 m3/s。而 1956年、1957年和 1960年，當(dāng)老坎子排洪口處流量小于15 000 m3/s 時(shí)就開啟老坎子泄洪閘泄洪，排洪入江后演進(jìn)到哈爾濱站流量依然大于17 900 m3/s。因此，調(diào)整老坎子泄洪閘開啟條件，當(dāng)老坎子排洪口處（近似看為松花江干流）流量小于13 000 m3/s 時(shí)開啟老坎子泄洪閘，這樣能夠保證哈爾濱站的流量不高于17 900 m3/s。

3 蓄滯洪區(qū)作用分析

根據(jù)模擬結(jié)果分析了蓄滯洪區(qū)分洪和泄洪過程，蓄滯洪區(qū)在松花江流域主要起到削峰、錯(cuò)峰、蓄滯洪量，保護(hù)下游城市安全的作用，下面進(jìn)一步分析蓄滯洪區(qū)削減洪水的作用。

3.1 蓄滯洪區(qū)削峰錯(cuò)峰作用

蓄滯洪區(qū)內(nèi)削峰作用主要從蓄滯洪區(qū)進(jìn)出口分洪和泄洪過程來分析，胖頭泡蓄滯洪區(qū)分洪、泄洪流量過程線見圖1。

圖1 胖頭泡蓄滯洪區(qū)分洪泄洪流量過程線

從圖1 中可以看出1960年洪水在蓄滯洪區(qū)老坎子剛開啟時(shí)分洪流量就達(dá)到了最大值，其他年型都是分洪5 d 后才達(dá)到最大值，這與老龍口分洪閘門、分洪口門及口門外的流量過程都有一定的關(guān)系[4]。從泄洪過程線來看，由于泄洪口門是一樣的，各典型年泄洪洪水過程線線型都是很相似的，只是由于泄洪口前水量和流量不同導(dǎo)致出現(xiàn)洪峰的時(shí)間和量級(jí)不同而已。具體各典型年蓄滯洪區(qū)分洪過程和削峰情況見表3。

表3 各典型年蓄滯洪區(qū)分洪過程和削峰統(tǒng)計(jì)表

根據(jù)表3 可以看出，蓄滯洪區(qū)能夠?yàn)樗苫ń闪饔行У劐e(cuò)峰和削峰，有效錯(cuò)峰時(shí)間在13～27 d 左右，同時(shí)還可以根據(jù)具體情況延長(zhǎng)錯(cuò)峰時(shí)間，有效控制了嫩江洪水與第二松花江和拉林河錯(cuò)峰，并且削峰值最大可以達(dá)到1 292 m3/s，對(duì)保證下游哈爾濱站洪峰流量不超過17 900 m3/s 是至關(guān)重要的。

3.2 對(duì)哈爾濱站的削峰作用

根據(jù)模型模擬成果，分析哈爾濱流量站在蓄滯洪區(qū)分洪前后流量變化過程，蓄滯洪區(qū)分洪可以明顯削減哈爾濱站洪峰流量，各典型年蓄滯洪區(qū)分洪前后哈爾濱斷面流量變化見圖2 所示，各典型年削減洪峰流量統(tǒng)計(jì)見表4。

表4 各典型年削減洪峰流量統(tǒng)計(jì)表（哈爾濱）m3/s

根據(jù)圖2 中可以分析出，通過蓄滯洪區(qū)有效錯(cuò)峰和削峰，哈爾濱站洪峰流量得到明顯削弱，使哈爾濱站洪峰流量降低到17 900 m3/s以下，雖然1956年和1957年只降低到了18 242 m3/s和18 241 m3/s，但僅有2 d 時(shí)間超過了17 900 m3/s，在允許幅度內(nèi)利用堤防超高保證了哈爾濱的安全。其中，1969年哈爾濱站削減洪峰流量最大，削減值為4 627 m3/s，1960年哈爾濱站削減洪峰流量比較小，削減值為1 284 m3/s。

圖2 分洪前后哈爾濱斷面流量變化

3.3 削減洪量分析

各典型年蓄滯洪區(qū)削減洪量見表5。1957年胖頭泡蓄滯洪區(qū)蓄水量最大為45.56 億m3，有效分洪量最大為39.43 億m3，總的分洪量最大的也是1957年，為44.49 億m3；胖頭泡蓄滯洪區(qū)各典型年調(diào)洪最大蓄水量均低于蓄滯洪區(qū)設(shè)計(jì)的最大蓄水量，各典型年分洪均可保證蓄滯洪區(qū)的運(yùn)行安全，同時(shí)也能夠保證哈爾濱200年一遇洪水城市安全。

表5 各典型年蓄滯洪區(qū)削減洪量統(tǒng)計(jì)表 億m3

4 結(jié)語

松花江流域胖頭泡蓄滯洪區(qū)削減洪水效果明顯，能夠有效地為松花江洪水錯(cuò)峰和削峰，對(duì)于保證哈爾濱防洪安全至關(guān)重要。但是胖頭泡蓄滯洪區(qū)只能攔截嫩江洪水，當(dāng)遇到特殊情況，嫩江來水較少，第二松花江和拉林河來水較多時(shí)，蓄滯洪區(qū)的作用就沒有那么明顯。因此，在蓄滯洪區(qū)實(shí)際運(yùn)用時(shí)，不能僅要考慮啟用原則和運(yùn)用方式，還應(yīng)結(jié)合洪水預(yù)報(bào)及洪水組成等綜合分析，才能夠更好地運(yùn)用蓄滯洪區(qū)，保護(hù)哈爾濱安全。