吉林省飲馬河干流洪水出路安排研究

張 飛

（吉林省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，長(zhǎng)春 130021）

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展、治水理念的轉(zhuǎn)變以及流域雨情、水情的新變化，開展洪水出路安排分析研究是切實(shí)落實(shí)水利改革發(fā)展新思路、適應(yīng)江河防洪形勢(shì)變化的現(xiàn)實(shí)需要，是順應(yīng)社情、水情和工情新情況、統(tǒng)籌解決飲馬河流域新老防洪問題的內(nèi)在需求。以飲馬河流域設(shè)計(jì)洪水成果為基礎(chǔ)，選定與流域防御標(biāo)準(zhǔn)相應(yīng)的目標(biāo)洪水和超標(biāo)準(zhǔn)大洪水，針對(duì)目標(biāo)洪水和超標(biāo)準(zhǔn)大洪水，在重點(diǎn)研究飲馬河干流洪水蓄泄關(guān)系的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)有防洪工程體系，根據(jù)河道過洪能力分析、防洪水庫(kù)擬定水庫(kù)攔蓄容量，利用洪水分析數(shù)學(xué)模型，確定分滯蓄容量需求，平衡需求與可能，進(jìn)行出路方案比選，確定目標(biāo)洪水與超標(biāo)準(zhǔn)洪水處置對(duì)策和洪量安排方案。

1 流域概況

飲馬河是松花江（三岔河口以上）下游左岸最大的一條支流，發(fā)源于伊通縣地局子鄉(xiāng)老爺嶺東南側(cè)，流經(jīng)磐石市、永吉縣、雙陽(yáng)區(qū)、九臺(tái)區(qū)、德惠市、農(nóng)安縣和長(zhǎng)春二道區(qū)七市、縣（區(qū)），在農(nóng)安縣靠山鄉(xiāng)紅石壘屯東南匯入松花江（三岔河口以上），流域集水面積18 247 km2，河道長(zhǎng)度387.5 km，河道平均比降0.3‰。飲馬河流域水系發(fā)育、支流較多，較大支流有岔路河、雙陽(yáng)河、小南河、霧開河、三道溝河和伊通河，其中伊通河為飲馬河流域最大的支流，集水面積8 440 km2，占飲馬河總面積的46.3%，河道長(zhǎng)度343.5 km，河道平均比降0.3‰。

飲馬河流域平均高程300 m 左右，干流煙筒山以上及右側(cè)支流岔路河流域?yàn)樯絽^(qū)，生長(zhǎng)著次生林，煙筒山以下及左側(cè)支流雙陽(yáng)河流域?yàn)榈蜕角鹆陞^(qū)，大部分已開墾成耕地。石頭口門水庫(kù)以下至飲馬河中、下游河段兩側(cè)為臺(tái)地和平原，沖溝發(fā)育，地表呈波狀支流。伊通河流域其上游屬丘陵崗地，下游地形波狀起伏，兩岸河谷較開闊，地勢(shì)較高部分大都開墾為旱田，河谷平地大部分開墾為水田。屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，受大氣環(huán)流的影響，在冷暖氣團(tuán)的交替作用下，四季氣候變化明顯，其特點(diǎn)是春季干燥多大風(fēng)；夏季炎熱多雨；秋季天高氣爽日溫差大；冬季嚴(yán)寒而漫長(zhǎng)。一年中寒暑溫差大，春秋兩季短促，冬季受西北季風(fēng)的影響，氣溫寒冷，日平均氣溫低于零度的時(shí)間一般從11 月上旬至翌年的3 月下旬，長(zhǎng)達(dá)5 個(gè)月之久。飲馬河流域?qū)贉貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候區(qū)，降雨多發(fā)生在6—9 月，大暴雨出現(xiàn)的時(shí)間一般是7 月中旬至8 月下旬，而且雨量集中，1 d降雨量可占3 d 雨量的90%，而1 d 雨量主要集中在12 h。影響本地區(qū)降雨的天氣系統(tǒng)主要是蒙古氣旋、臺(tái)風(fēng)和華北氣旋，水汽來源主要是西南方向，經(jīng)遼河河谷而進(jìn)入本地區(qū)。洪水則由暴雨而形成，每年的7—8 月份是洪水的多發(fā)季節(jié)，一場(chǎng)洪水過程為7~12 d，大洪水多為單峰型。

2 洪澇災(zāi)害情況

據(jù)《吉林省洪水調(diào)查》資料，飲馬河流域洪水發(fā)生比較頻繁，平均每四五年發(fā)生1 次，在1856—1998 年的142 年間，共發(fā)生超過500 m3/s 的大洪水16 次，歷史最大洪水發(fā)生在1856 年。2010 年7、8 月份飲馬河流域發(fā)生大洪水，石頭口門水庫(kù)最大泄流700 m3/s（相當(dāng)于20 年一遇），干流及回水堤在較高水位下運(yùn)行，洪水持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，造成局部堤防發(fā)生滲水、塌岸、決口。其中磐石市飲馬河沿線1 個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)受災(zāi)，淹沒農(nóng)田900hm2；永吉縣飲馬河沿線3 個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)受災(zāi)，淹沒農(nóng)田3 000 hm2；雙陽(yáng)區(qū)馬河沿線3 個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)受災(zāi)，淹沒農(nóng)田1 000 hm2；九臺(tái)區(qū)飲馬河沿線6 個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)受災(zāi)，淹沒農(nóng)田3 000 hm2；德惠市飲馬河沿線10 個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)受災(zāi)，淹沒農(nóng)田2 500 hm2；農(nóng)安縣飲馬河沿線1 個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)受災(zāi)，淹沒農(nóng)田400 hm2[1]。

3 防洪工程體系建設(shè)現(xiàn)狀

3.1 河流治理情況

飲馬河干流的防洪工程主要由堤防、石頭口門水庫(kù)組成，防洪任務(wù)由飲馬河干流堤防、石頭口門水庫(kù)共同承擔(dān)，保障下游德惠市、九臺(tái)區(qū)和廣大農(nóng)田，水庫(kù)調(diào)節(jié)后干流防洪標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到20~30 年一遇，德惠市城區(qū)防洪標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到50 年一遇。上輪規(guī)劃安排的護(hù)岸治理工程已實(shí)施完成，堤防建設(shè)尚未全部完成，清淤疏浚工程尚未開展。

飲馬河干流防洪河段為九臺(tái)區(qū)段、磐石市段、雙陽(yáng)區(qū)段、農(nóng)安縣段、德惠市段及永吉縣段。由于工程建設(shè)時(shí)間早，多年洪水沖刷破壞，2019 年，吉林省發(fā)展改革委先后對(duì)九臺(tái)區(qū)、磐石市、雙陽(yáng)區(qū)、農(nóng)安縣和德惠市飲馬河重點(diǎn)段治理工程可行性研究報(bào)告進(jìn)行批復(fù)，2020年，吉林省發(fā)展改革委對(duì)吉林省永吉縣飲馬河重點(diǎn)段治理工程可行性研究報(bào)告進(jìn)行批復(fù)，對(duì)飲馬河進(jìn)行了系統(tǒng)性達(dá)標(biāo)建設(shè)。

3.2 堤防、險(xiǎn)工治理現(xiàn)狀

現(xiàn)飲馬河干流堤防總長(zhǎng)485.292 km，其中2 級(jí)堤防18.271 km，3 級(jí)堤防11.092 km，4 級(jí)堤防451.879 km，5 級(jí)堤防4.05 km。堤防存在4.05 km 堤防尚未達(dá)標(biāo)。險(xiǎn)工治理總長(zhǎng)為43.87 km。

3.3 水庫(kù)工程

石頭口門水庫(kù)位于吉林省飲馬河中游，水庫(kù)壩址在九臺(tái)西營(yíng)城子鄉(xiāng)石頭口門村西南500 m 處，控制流域面積4 944 km2，是以防洪、城市供水、灌溉為主，兼顧發(fā)電的綜合利用水庫(kù)。現(xiàn)狀可正常發(fā)揮防洪作用。水庫(kù)防洪標(biāo)準(zhǔn)為500 年一遇洪水設(shè)計(jì)，10 000 年一遇洪水校核。水庫(kù)總庫(kù)容12.77 億m3，最大壩高21.5 m，設(shè)計(jì)洪水位192.51 m，校核洪水位194.03 m，防洪高水位192.14 m，汛限水位188.00 m，防洪庫(kù)容5.62 億m3。

現(xiàn)行的水庫(kù)調(diào)度運(yùn)行原則[2]：5年以下洪水，按200 m3/s控制放流，庫(kù)水位達(dá)到188.13 m 時(shí)，按500 m3/s控制放流。其他頻率洪水按逐級(jí)最高庫(kù)水位控制，大于5 年（庫(kù)水位達(dá)到188.83 m）小于等于20 年洪水控制放流700 m3/s，大于20 年（庫(kù)水位達(dá)到190.18 m）小于等于100 年洪水控制放流800 m3/s，大于100 年（庫(kù)水位達(dá)到191.54 m）小于等于200 年洪水控制放流1 000 m3/s，200 年以上（庫(kù)水位達(dá)到192.14 m）洪水按泄洪建筑物最大泄流能力泄流。

4 治理范圍與目標(biāo)

飲馬河治理范圍為干流全段。

治理目標(biāo)是在現(xiàn)有防洪工程的基礎(chǔ)上，通過既有堤防加高培厚、險(xiǎn)工治理及穿堤建筑物的建設(shè)，同時(shí)對(duì)河道進(jìn)行清淤疏浚，以達(dá)到設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)，保護(hù)當(dāng)?shù)馗丶叭嗣裆?cái)產(chǎn)安全；通過護(hù)岸工程的建設(shè)，防止洪水沖刷江岸，穩(wěn)定主流，遏制水土流失，保護(hù)緊鄰其后的堤防及耕地的安全。完善與防洪保護(hù)區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平相適應(yīng)的防洪工程體系，各防洪保護(hù)區(qū)防洪標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。

5 防洪區(qū)劃和防洪標(biāo)準(zhǔn)

飲馬河干流現(xiàn)狀防洪保護(hù)區(qū)10 個(gè)，防洪標(biāo)準(zhǔn)為20~50 年一遇，保護(hù)面積551.31 km2，總?cè)丝?5.34 萬人，GDP 為151.14 億元，保護(hù)耕地62 萬畝（1 畝約等于667 m2），基本農(nóng)田47 萬畝。

飲馬河干流規(guī)劃防洪保護(hù)區(qū)10 個(gè)，防洪標(biāo)準(zhǔn)為20~50 年一遇，保護(hù)面積551.31 km2，總?cè)丝?6.93 萬人，GDP 為230.22 億元，保護(hù)耕地62 萬畝，基本農(nóng)田47 萬畝。

根據(jù)《松花江流域防洪規(guī)劃》同時(shí)考慮城市發(fā)展，飲馬河干流防洪標(biāo)準(zhǔn)為20 年一遇；長(zhǎng)春空新區(qū)、德惠市城段防洪標(biāo)準(zhǔn)為50 年一遇；九臺(tái)老城區(qū)段30年一遇。

飲馬河防洪保護(hù)區(qū)規(guī)劃情況見表1。

表1 飲馬河防洪保護(hù)區(qū)規(guī)劃情況表

6 設(shè)計(jì)洪水

飲馬河設(shè)計(jì)洪水研究選擇的主要防洪控制斷面為德惠站。主要防洪控制工程為石頭口門水庫(kù)。德惠站組合洪水采用同頻率地區(qū)組成法[3-5]，經(jīng)調(diào)算采用1956 年（區(qū)間為主、水庫(kù)相應(yīng)）組合洪水成果，飲馬河干流各控制斷面設(shè)計(jì)洪水成果見表2。

表2 飲馬河干流各控制斷面設(shè)計(jì)洪水成果表m·s-1

7 結(jié)束語(yǔ)

飲馬河干流防洪保護(hù)區(qū)防洪任務(wù)由飲馬河干流堤防、石頭口門水庫(kù)共同承擔(dān)。

根據(jù)洪水蓄泄關(guān)系分析成果[6-7]，1956 年典型洪水，飲馬河德惠水文站斷面發(fā)生20 年一遇規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)洪水，德惠斷面天然設(shè)計(jì)洪峰流量為1 840 m3/s，石頭口門水庫(kù)控制最大下泄流量700 m3/s，與下游區(qū)間洪水組合后德惠水文站斷面洪峰流量為1 345 m3/s。德惠水文站斷面7 d 設(shè)計(jì)洪量6.11 億m3，水庫(kù)蓄水0.67 億m3，河道泄量5.44 億m3。

飲馬河德惠水文站斷面發(fā)生30 年一遇規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)洪水，德惠斷面天然設(shè)計(jì)洪峰流量為2 160 m3/s，石頭口門水庫(kù)控制最大下泄流量700 m3/s，與下游區(qū)間洪水組合后德惠水文站斷面洪峰流量為1 540 m3/s。德惠水文站斷面7 d 設(shè)計(jì)洪量6.92 億m3，水庫(kù)蓄水0.89 億m3，河道泄量6.03 億m3；飲馬河德惠水文站斷面發(fā)生50年一遇規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)洪水，德惠斷面天然設(shè)計(jì)洪峰流量為2 586 m3/s，石頭口門水庫(kù)控制最大下泄流量700 m3/s，與下游區(qū)間洪水組合后德惠水文站斷面洪峰流量為1 794 m3/s。德惠水文站斷面7 d 設(shè)計(jì)洪量7.92 億m3，水庫(kù)蓄水1.17 億m3，河道泄量6.75 億m3。

飲馬河德惠水文站斷面發(fā)生100 年一遇超標(biāo)準(zhǔn)洪水，德惠斷面天然設(shè)計(jì)洪峰流量為3 170 m3/s，經(jīng)石頭口門水庫(kù)控泄與下游區(qū)間洪水組合后德惠水文站斷面洪峰流量為2 434 m3/s。德惠水文站斷面7 d 設(shè)計(jì)洪量9.28 億m3，水庫(kù)蓄水1.57 億m3，河道泄量6.75 億m3，超額洪量0.96 億m3。