嫩江水文站超標(biāo)準(zhǔn)洪水測(cè)報(bào)預(yù)案編制探析

肖 飛，李 靖，馬尚男

（1.松遼委水文局嫩江水文水資源中心，黑龍江 齊齊哈爾 161000；2.嫩江尼爾基水利水電有限責(zé)任公司，黑龍江 齊齊哈爾 161000）

1 流域概況

嫩江水文站所處的嫩江流域位于黑龍江省、吉林省、內(nèi)蒙古自治區(qū)境內(nèi)。流域呈羽狀，上游為山岳丘陵地帶，中下游基本為平原地區(qū)，植被狀況良好。嫩江是松花江的一級(jí)支流，全長(zhǎng)1 370.0 km，流域面積為29.7萬(wàn)km2。嫩江左岸有臥都河、固固河、門(mén)魯河和科洛河等支流匯入，右岸有多布庫(kù)爾河、諾敏河、甘河等支流匯入，河道平均坡降1%～2%。流域?qū)俸疁貛О霛駶?rùn)大陸性氣候，冬季漫長(zhǎng)而寒冷，夏季短而多雨。流域年平均氣溫為2.0～4.0 ℃，歷年最低氣溫為-39.5 ℃，最高氣溫達(dá)40.1 ℃。冬季嫩江冰封期達(dá)150 d 左右，冰厚1.00 m 左右。流域洪水由暴雨形成，每年7—8 月為暴雨集中期，雨洪對(duì)應(yīng)關(guān)系明顯，波形既有單式洪峰也有復(fù)式洪峰。流域內(nèi)建有尼爾基、察爾森等水庫(kù)，下游大賚附近有胖頭泡和月亮泡蓄滯洪區(qū)。

2 測(cè)站概況

2.1 測(cè)站基本情況

嫩江水文站始建于1950 年，位于黑龍江省嫩江市城區(qū)江畔公園，在1952，2018年曾先后變更為水位站和水文站，自2021年起升級(jí)為國(guó)家基本水文站，是嫩江干流中游重要控制站。該站斷面上游5.0 km處建有嫩江公路大橋，下游122.0 km處為尼爾基水庫(kù)壩址，站址以上控制流域面積為40 820.0 km2，距河口距離為721.0 km，測(cè)站水準(zhǔn)基面采用1985 國(guó)家高程基準(zhǔn)。該站的測(cè)驗(yàn)項(xiàng)目為水位、流量，承擔(dān)向國(guó)家防總、松遼委等單位的水情報(bào)汛任務(wù)，同時(shí)也向地方防汛部門(mén)提供水文信息。

2.2 測(cè)驗(yàn)河段及斷面情況

測(cè)驗(yàn)河段順直，長(zhǎng)度約600.00 m，平水期水面寬約200.00 m。水位在219.50 m 以上時(shí)，右岸出現(xiàn)跑灘，跑灘水面寬達(dá)2 000.00 m 左右；低水時(shí)，測(cè)驗(yàn)斷面河段有沙洲，將水流分成兩股，影響流量測(cè)驗(yàn)。河床主要由細(xì)沙和河卵石組成，河槽穩(wěn)定。測(cè)驗(yàn)河段左岸為嫩江市城區(qū)堤防，堤頂高程為223.00 m，平均堤高為5.00 m，堤頂超高2.00 m，堤頂寬度為8.00 m，防洪標(biāo)準(zhǔn)為50 年一遇；右岸為灘地，灘地外圍修有土堤，長(zhǎng)約1.8 km。嫩江水文站基本水尺斷面與流速儀測(cè)流斷面重合，在基本水尺斷面上游5.0 km 處有嫩江公路大橋，作為超標(biāo)洪水輔助測(cè)流斷面。

2.3 測(cè)站洪水特性

嫩江水文站洪水主要由上游暴雨形成，由于流域面積大，氣象條件復(fù)雜，大洪水過(guò)程多由幾次暴雨過(guò)程迭加而形成，洪水過(guò)程陡漲陡落，洪水歷時(shí)短，洪水波坦化比較迅速，較大洪水過(guò)程一般持續(xù)3～5 d。嫩江干流每年一般出現(xiàn)1～4 次洪峰，多數(shù)年份為2～3 次。受斷面沖淤和洪水漲落影響，歷年水位流量關(guān)系線呈現(xiàn)為多條臨時(shí)曲線。

2.4 測(cè)報(bào)能力現(xiàn)狀

2018年，嫩江水文站改建時(shí)設(shè)計(jì)的測(cè)洪能力和供電報(bào)汛保障標(biāo)準(zhǔn)均為50 年一遇。為了更好地完成大洪水水文測(cè)報(bào)工作，近年來(lái)，測(cè)站又配備了無(wú)人機(jī)測(cè)流系統(tǒng)、GPS、無(wú)人船、衛(wèi)星電話等先進(jìn)水文測(cè)報(bào)設(shè)備，基本能夠滿足超標(biāo)準(zhǔn)洪水測(cè)報(bào)需求。

根據(jù)嫩江水文站實(shí)測(cè)歷史水文資料及測(cè)驗(yàn)河段兩岸堤防情況分析，測(cè)驗(yàn)河段左岸嫩江市城區(qū)堤防高程為223.00 m，風(fēng)浪超高225.00 m，右岸灘地外圍土堤高程為224.00 m。水位在223.00 m 以下時(shí)，在基本水尺斷面兼測(cè)流斷面可以控制住洪水主體不出槽；當(dāng)水位超過(guò)223.00 m 時(shí)，基本水尺斷面兼測(cè)流斷面不能滿足流量施測(cè)條件，經(jīng)勘查，在測(cè)站上游5.0 km 處的嫩江大橋設(shè)立輔助斷面，輔助斷面左岸有堤防，堤頂高程為229.00 m，右岸為平原-丘陵過(guò)渡地帶，堤頂高程為229.20 m。

2.5 交通狀況

嫩江水文站位于黑龍江省嫩江市城區(qū)江畔公園，距巡測(cè)基地齊齊哈爾市245.0 km，交通便利，當(dāng)發(fā)生超標(biāo)洪水時(shí)，人員、設(shè)備能及時(shí)到達(dá)測(cè)站。

3 測(cè)報(bào)方案

3.1 確定洪水量級(jí)

測(cè)站防洪標(biāo)準(zhǔn)為50 年一遇，對(duì)應(yīng)水位為221.68 m。根據(jù)嫩江水文站實(shí)際測(cè)洪能力和防洪標(biāo)準(zhǔn)，分別制定219.50 m（跑灘水位）至221.68 m（防洪標(biāo)準(zhǔn)）、221.68 m 至223.00 m（堤頂高程）和223.00 m 以上共3 個(gè)洪水量級(jí)的洪水測(cè)報(bào)方案。

3.2 測(cè)報(bào)方案

3.2.1 水位219.50 m 至221.68 m 測(cè)報(bào)方案

1）水位觀測(cè)

根據(jù)水位漲落變化情況，采用浮子式自記水位計(jì)進(jìn)行四段制觀測(cè)，實(shí)時(shí)掌握水位變化情況，1名報(bào)汛人員負(fù)責(zé)水位校核及報(bào)送。

2）流量測(cè)驗(yàn)

水位過(guò)程線上相鄰測(cè)次水位間隔不大于0.80 m，時(shí)間間隔不大于12 h，洪峰附近不少于1 測(cè)次；超出歷年實(shí)測(cè)流量時(shí)，應(yīng)對(duì)超出部分增加測(cè)次。此方案選用ADCP 走航式測(cè)流，采用測(cè)船拖拽ADCP（M9 型）在嫩江水文站基本水尺斷面兼流速儀測(cè)流斷面施測(cè)，完成2 個(gè)測(cè)回后，計(jì)算斷面流量。

3）報(bào)汛方案

報(bào)汛包括水位、流量，水位采用自動(dòng)水位監(jiān)測(cè)設(shè)備觀測(cè)值，流量成果隨測(cè)隨報(bào)。施測(cè)時(shí)，1 人協(xié)調(diào)指揮，1 人采用移動(dòng)電話或衛(wèi)星電話進(jìn)行報(bào)汛。

3.2.2 水位221.68 m 至223.00 m 測(cè)報(bào)方案

1）水位觀測(cè)

根據(jù)水位漲落變化情況，采用浮子式自記水位計(jì)實(shí)時(shí)觀測(cè)，并按四段制進(jìn)行人工校核。人工校核時(shí)，在基本水尺斷面附近設(shè)立臨時(shí)水尺觀測(cè)。觀測(cè)時(shí)，1 人協(xié)調(diào)指揮、1 人負(fù)責(zé)高程比測(cè)及水位觀測(cè)、1 人負(fù)責(zé)水位報(bào)送。

2）流量測(cè)驗(yàn)

水位過(guò)程線上相鄰測(cè)次水位間隔不大于0.40 m，時(shí)間間隔不大于6 h，洪峰附近不少于2 測(cè)次；超出歷年實(shí)測(cè)流量時(shí)，應(yīng)對(duì)超出部分增加測(cè)次。有兩種施測(cè)方案：①采用無(wú)人機(jī)測(cè)流系統(tǒng)施測(cè)。無(wú)人機(jī)需要提前上報(bào)空管部門(mén)同意后使用，并在嫩江水文站基本水尺斷面兼流速儀測(cè)流斷面施測(cè)。1人操作無(wú)人機(jī)、1人輔助、1人校核。②采用浮標(biāo)反施測(cè)。基本水尺斷面兼流速儀測(cè)流斷面作為浮標(biāo)中斷面，上、下浮標(biāo)斷面距中斷面均為150.00 m。施測(cè)時(shí)，在浮標(biāo)上斷面用測(cè)船沿河寬均勻投放浮標(biāo)，觀測(cè)并記錄各浮標(biāo)經(jīng)上、下斷面間的運(yùn)行歷時(shí)，測(cè)定各浮標(biāo)流經(jīng)中斷面的位置。施測(cè)時(shí)，1 人駕駛測(cè)船、1 人投放浮標(biāo)、1 人觀測(cè)、1 人記錄。

3）報(bào)汛方案

報(bào)汛內(nèi)容包括水位、流量或其他險(xiǎn)情，水位采用自動(dòng)水位監(jiān)測(cè)設(shè)備觀測(cè)為主，人工觀測(cè)為輔；流量成果隨測(cè)隨報(bào)；預(yù)報(bào)成果經(jīng)會(huì)商后及時(shí)報(bào)出。施測(cè)時(shí)，1 人協(xié)調(diào)指揮，2 人采用移動(dòng)電話、衛(wèi)星電話和水情交換系統(tǒng)進(jìn)行報(bào)汛。

4）轉(zhuǎn)移方案

當(dāng)設(shè)備、物資等受洪水影響發(fā)生安全隱患時(shí)，上報(bào)領(lǐng)導(dǎo)同意后，及時(shí)將主要測(cè)驗(yàn)設(shè)備、物資等轉(zhuǎn)移到嫩江公園浮子水位平臺(tái)內(nèi)；當(dāng)危及人身安全時(shí)，測(cè)驗(yàn)人員馬上撤離。

3.2.3 水位223.00 m 以上測(cè)報(bào)方案

1）水位觀測(cè)

根據(jù)水位漲落變化情況，采用應(yīng)急自動(dòng)水位監(jiān)測(cè)設(shè)備實(shí)時(shí)觀測(cè)，并以人工觀測(cè)為輔，水位漲落急劇時(shí)，應(yīng)每4 h 觀測(cè)1 次，并根據(jù)需要隨時(shí)加密觀測(cè)。當(dāng)基本水尺斷面水位在風(fēng)浪超高范圍內(nèi)時(shí)，采用應(yīng)急自動(dòng)水位監(jiān)測(cè)設(shè)備在該斷面繼續(xù)觀測(cè)水位；當(dāng)基本斷面堤防水位不可控時(shí)，在測(cè)站上游5.0 km 處的超標(biāo)洪水輔助測(cè)驗(yàn)斷面提前布置自記水位應(yīng)急監(jiān)測(cè)設(shè)備，并完成水準(zhǔn)高程引測(cè)，水文應(yīng)急監(jiān)測(cè)隊(duì)伍前往嫩江大橋處的測(cè)驗(yàn)斷面觀測(cè)水位。施測(cè)時(shí)，1 人負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)指揮、1 人負(fù)責(zé)水位觀測(cè)、3 人負(fù)責(zé)高程引測(cè)、1 人進(jìn)行自記水位設(shè)備調(diào)試及數(shù)據(jù)報(bào)送。

2）流量測(cè)驗(yàn)

水位過(guò)程線上相鄰測(cè)次水位間隔不大于0.20 m，時(shí)間間隔不大于4 h，洪峰附近不少于3 測(cè)次。超出歷年實(shí)測(cè)流量時(shí)，應(yīng)對(duì)超出部分增加測(cè)次。有兩種施測(cè)方案：①無(wú)人機(jī)測(cè)流系統(tǒng)施測(cè)。無(wú)人機(jī)需要提前上報(bào)空管部門(mén)同意后使用，在嫩江大橋處的輔助斷面施測(cè)流量。施測(cè)時(shí)，1 人操作無(wú)人機(jī)、2 人輔助、1 人校核。②水位流量關(guān)系曲線延長(zhǎng)法。將歷年綜合線的水位延長(zhǎng)至229.00 m，通過(guò)查水位流量關(guān)系曲線圖獲取流量。

3）報(bào)汛方案

報(bào)汛內(nèi)容包括水位、流量、堤防潰決或其他險(xiǎn)情。水位采用應(yīng)急自動(dòng)水位監(jiān)測(cè)設(shè)備觀測(cè)為主，人工觀測(cè)為輔；流量成果隨測(cè)隨報(bào)；預(yù)報(bào)成果經(jīng)會(huì)商后及時(shí)報(bào)出。施測(cè)時(shí)，1 人協(xié)調(diào)指揮，3 人采用移動(dòng)電話、衛(wèi)星電話、固定電話和水情交換系統(tǒng)進(jìn)行報(bào)汛。

4）轉(zhuǎn)移方案

當(dāng)設(shè)備、物資等受洪水影響發(fā)生安全隱患時(shí)，上報(bào)領(lǐng)導(dǎo)同意后，及時(shí)將主要測(cè)驗(yàn)設(shè)備、物資等轉(zhuǎn)移到嫩江市政府大樓內(nèi)；當(dāng)危及人身安全時(shí)，撤離全部人員。

4 保障措施

4.1 組織保障

成立嫩江水文站超標(biāo)洪水測(cè)報(bào)應(yīng)急小組，在預(yù)報(bào)水位超警戒且在50 年一遇（221.68 m）以下時(shí)，由中心應(yīng)急小組開(kāi)展應(yīng)急測(cè)報(bào)；若預(yù)報(bào)水位超50 年一遇時(shí)，向松遼水利委員會(huì)水文局（信息中心）報(bào)告，并請(qǐng)求水文局（信息中心）成立超標(biāo)洪水測(cè)報(bào)領(lǐng)導(dǎo)小組指導(dǎo)工作。

4.2 技術(shù)保障

汛前，收集嫩江水文站各項(xiàng)考證資料和輔助大斷面等相關(guān)資料，超標(biāo)洪水過(guò)后應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充調(diào)查。測(cè)報(bào)過(guò)程嚴(yán)格按照“四隨”工作要求，加強(qiáng)合理性分析檢查，確保測(cè)驗(yàn)質(zhì)量。

4.3 物資保障

加強(qiáng)防汛物資管理，及時(shí)對(duì)倉(cāng)庫(kù)物資進(jìn)行清點(diǎn)、補(bǔ)充、養(yǎng)護(hù)。 根據(jù)預(yù)報(bào)情況，當(dāng)可能發(fā)生超標(biāo)洪水時(shí)，提前3 d 將防汛物資、生活必需品、應(yīng)急電源等調(diào)撥至測(cè)站。常規(guī)情況下采用市電，發(fā)生電力中斷時(shí)，啟用備用發(fā)電機(jī)組發(fā)電。常態(tài)儲(chǔ)備好50 L 汽油，做到每月檢查試運(yùn)行不少于1 次，確保發(fā)電機(jī)組運(yùn)行正常。

4.4 安全保障

當(dāng)發(fā)生超標(biāo)洪水時(shí)，必須在確保安全的前提下實(shí)施水文測(cè)報(bào)作業(yè)，同時(shí)，要做好設(shè)施設(shè)備、水文資料和人員轉(zhuǎn)移工作，確保生產(chǎn)安全。每月對(duì)救生衣等安全用具和安全生產(chǎn)隱患開(kāi)展1 次排查，超標(biāo)洪水來(lái)臨之前要進(jìn)行全面檢查。

5 后期處置

5.1 水毀工程修復(fù)

洪水過(guò)后，應(yīng)立即對(duì)水文測(cè)報(bào)設(shè)施設(shè)備的水毀情況進(jìn)行摸查、上報(bào)，制定修復(fù)計(jì)劃，及時(shí)修復(fù)。

5.2 水文調(diào)查

洪水過(guò)后，應(yīng)立即開(kāi)展暴雨洪水調(diào)查，并在1個(gè)月內(nèi)完成調(diào)查工作。按照規(guī)范要求制定技術(shù)方案，主要包括調(diào)查內(nèi)容、調(diào)查方法和調(diào)查要求；重點(diǎn)調(diào)查暴雨量及覆蓋區(qū)域、洪痕及水面線、潰漫堤等情況，并進(jìn)行水位、峰量、洪量還原計(jì)算等；編寫(xiě)調(diào)查報(bào)告。

6 結(jié)語(yǔ)

在系統(tǒng)分析嫩江流域歷史大洪水特點(diǎn)和規(guī)律的基礎(chǔ)上，制定出嫩江水文站超標(biāo)準(zhǔn)洪水測(cè)報(bào)預(yù)案，可為切實(shí)做好轄區(qū)內(nèi)的流域特大洪水水文應(yīng)急測(cè)報(bào)工作提供技術(shù)遵循，對(duì)提高洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防控能力，確保流域防洪安全、供水安全和生態(tài)安全具有重要意義。隨著時(shí)間變化，應(yīng)定期對(duì)新發(fā)生的暴雨洪水開(kāi)展規(guī)律分析工作，查漏補(bǔ)缺，完善預(yù)案，為今后有效地開(kāi)展流域性大洪水的水文測(cè)報(bào)工作提供技術(shù)指導(dǎo)。