沈陽城市防洪風(fēng)險分析與管理系統(tǒng)建設(shè)

石鳳君 丁立國 殷 丹 張 利

(遼寧省水利水電科學(xué)研究院，遼寧 沈陽 110003)

·建筑業(yè)管理與政策研究·

沈陽城市防洪風(fēng)險分析與管理系統(tǒng)建設(shè)

石鳳君 丁立國 殷 丹 張 利

(遼寧省水利水電科學(xué)研究院，遼寧 沈陽 110003)

針對沈陽市防洪工程現(xiàn)狀，介紹了渾河沈陽城市段河工模型試驗研究工作，開展了城市防洪風(fēng)險分析技術(shù)研究科研課題，編制了城市防洪預(yù)案，并建立了沈陽市城市防洪管理系統(tǒng)。

防洪管理系統(tǒng)，防洪預(yù)案，應(yīng)急處置，洪水風(fēng)險，城市

1 防洪工程現(xiàn)狀

沈陽市為集政治、經(jīng)濟、文化、交通和商貿(mào)為一體的副省級城市，也是國家重點防洪城市之一。沈陽市轄和平、沈河、皇姑、鐵西、大東、東陵、于洪、蘇家屯區(qū)、沈北新區(qū)、渾南區(qū)10個市區(qū)，市區(qū)總?cè)丝?19.1萬人，建成區(qū)面積430 km2。

渾河從沈陽市區(qū)穿過，隨著經(jīng)濟的發(fā)展及城市建設(shè)規(guī)模的擴大，渾河已發(fā)展為城市內(nèi)河，成為沈陽“金廊銀帶”中的銀帶。渾南區(qū)的社會經(jīng)濟發(fā)展建設(shè)突飛猛進，成為沈陽新的行政中心、科技中心、文化中心和交通樞紐。因此，渾南區(qū)的防洪安全問題是沈陽市洪水風(fēng)險分析的重點。

1.1 防洪工程

大伙房水庫為渾河干流的控制性骨干工程，控制面積5 437 km2，占渾河流域面積的47.4%，總庫容22.68億m3，水庫按1000年一遇設(shè)計，可能最大洪水校核。該水庫對沈陽、撫順及下游平原區(qū)的防洪起到關(guān)鍵作用。

渾河沈陽城市段的河道自上游沈撫交界的下伯官壩到下游大埃金屯，全長56.94 km。主城區(qū)段渾河右岸從東陵區(qū)金家屯至渾河閘河段長27.68 km。具備了防御300年一遇洪水的工程規(guī)模。主城區(qū)段渾河左岸修建了王家灣—長青橋段7 km土堤；長青橋—渾河橋段4.3 km堤防結(jié)構(gòu)形式為混凝土箱形堤，設(shè)計防洪標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇。

1.2 攔河工程

在沈陽市渾河城市段，現(xiàn)已建成攔河閘、壩7座，分別是下伯官攔河壩、干河子攔河壩、渾北攔河壩、王家灣橡膠壩、渾南攔河壩(沈水灣橡膠壩)、砂山橡膠壩和渾河閘。通過這些攔河工程抬高水位，增加城市河流的積水面積，起到美化環(huán)境的作用。

1.3 穿跨河工程

渾河沈陽城市段現(xiàn)有及在建橋梁20座，其中在建橋梁3座。分別為高坎橋、動漫橋(在建)、鳥島橋、東陵舊橋、東陵新橋、新立堡橋(在建)、長青橋、富民橋、渾河橋、三好橋、工農(nóng)橋、勝利橋、哈大鐵路橋(在建)、長大鐵路橋(上、中、下)、電氣化鐵路橋、南陽湖橋(在建)、沈大原公路橋、沈大高速公路橋。另外有穿河建筑物五愛隧道、八三隧道一座，修建時主要考慮戰(zhàn)時交通需要，隧道下設(shè)有輸油管道。這些橋、隧道成為連結(jié)兩岸的紐帶。

2 渾河沈陽城市段的河工模型研究

針對渾河城區(qū)段，模擬河道攔跨河建筑物，建立渾河沈陽城市段(下伯官壩—渾河閘)物理模型[1，2]，本次試驗采用變態(tài)模型，模型變率為5，水平比尺λL=350，垂直比尺λh=70。試驗研究河段范圍為渾河閘至下伯官壩，模型長度為112 m。實驗觀測不同頻率洪水條件下，不同觀測斷面水位、流速、流態(tài)、淹沒范圍等，模型參數(shù)為河道洪水?dāng)?shù)值模型的邊界條件設(shè)定及糙率參數(shù)選取提供科學(xué)依據(jù)，提高數(shù)值模型的可靠性。

2.1 河道堤防防洪能力試驗

依據(jù)渾河堤防的現(xiàn)狀及規(guī)劃情況，制定防水方案，在試驗河段分別觀測100年一遇、300年一遇洪水的河道水位、流速、流態(tài)等水力要素，確定河道堤防的防洪能力。

2.1.1 100年一遇洪水淹沒區(qū)域

1)高坎橋上游右灘上水。

2)左灘豐樂村附近漫水。

3)鳥島橋右岸上游約1 200 m沿河瀝青路上水至路邊，渾北壩左壩肩(即鳥島岸壩肩)漫水。

4)東陵橋上游900 m處濱水路低洼段上水,路基淹沒長度約200 m。

5)長青橋至富民橋河段濱水路全部上水，但上灘水位未淹到套堤下。渾河橋下濱水路與水面齊平。左灘：渾南壩前河道水位與左灘齊平。

6)砂山壩至工農(nóng)橋右灘濱水路上水，鐵路橋上游漫灘至堤腳。

7)鐵路橋下至渾河閘兩堤內(nèi)灘地基本淹沒。

2.1.2 300年一遇洪水淹沒區(qū)域

1)高坎橋上游兩灘均上水。

2)左灘豐樂村附近漫水。

3)鳥島橋右岸上游沿河瀝青路上水，整個鳥島全部淹沒。

4)東陵橋上游900 m處濱水路低洼段全部上水，東陵橋下濱水路因新開河漫灘上水。

5)王家灣右岸管理房處上水，壩下濱水路淹沒至八三隧道。

6)長青橋上游右灘上水至二環(huán)堤腳，堤腳淹沒長度約1 km；左岸長青橋上游至楊官屯洪水漫灘至南堤。

7)長青橋至渾河橋兩岸除銀基圍堤防護未上水外，兩堤內(nèi)全部淹沒。

8)渾河橋至渾河閘左岸全部淹沒至堤，右岸沈水灣公園內(nèi)濱水路淹沒。

2.2 渾河灘地非行洪區(qū)防洪能力試驗研究

渾河右岸灘地劃有非行洪區(qū)，從工農(nóng)橋上游1 409 m處至長青橋北橋臺處，總長約8 209 m，其中富民橋至渾河橋的右岸灘地為五里河公園。該河段右岸堤防為300年設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，王家莊和天壇地區(qū)灘地非行洪區(qū)按防御50年一遇洪水考慮。

比較水面線高程與非行洪區(qū)規(guī)劃線高程，以此來分析非行洪區(qū)內(nèi)建筑物的安全和所達到的防洪標(biāo)準(zhǔn)。

1)銀基威尼斯樓盤處子堤在發(fā)生P=2%洪水時，安全超高為由原1.2 m提高到2.03 m；發(fā)生P=1%洪水時，安全超高為由原0.69 m提高到1.55 m；發(fā)生P=0.33%洪水時安全超高為由原0.22 m提高到0.96 m。

2)新世界處所在河段在發(fā)生P=0.33%洪水時，安全超高2.84 m(與原方案一致，因渾南壩的改建不影響到該位置)。

依據(jù)上述資料分析，渾南壩改建后天壇地區(qū)灘地非行洪區(qū)達到50年一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)；王家莊地區(qū)灘地非行洪區(qū)達到300年一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)。

3 城市防洪風(fēng)險分析技術(shù)研究

洪水風(fēng)險分析計算是基于地形、水文等各項數(shù)據(jù)，結(jié)合歷史洪災(zāi)，利用水力學(xué)或水文學(xué)模型進行洪水淹沒模擬計算的過程[3]。

本次結(jié)合渾河沈陽城市段物理模型試驗成果，綜合分析渾河沈陽城市段當(dāng)上游發(fā)生超標(biāo)準(zhǔn)洪水時對下游兩岸(下伯官壩至渾河閘河段)的影響。確定漫灘或潰堤的部位及洪災(zāi)范圍，為防汛調(diào)度及防洪預(yù)案提供技術(shù)支撐。

500年一遇洪水河道恒定流計算，上游邊界流量7 341 m3/s，下游邊界水位37.78 m。超標(biāo)準(zhǔn)洪水條件下，洪水基本漫布整個河道。右岸長青橋至渾河橋大部分地區(qū)被淹，長青橋至銀基威尼斯東側(cè)淹沒面積16.74萬m2，淹沒水深0.02 m～3.09 m。銀基威尼斯樓盤被淹，淹沒面積約3.49萬m2，淹沒水深0.02 m～0.55 m，洪水已嚴(yán)重影響小區(qū)內(nèi)居民生命財產(chǎn)安全，非行洪區(qū)內(nèi)所有人員應(yīng)提早做好準(zhǔn)備，撤離到安全地區(qū)。五里河公園淹沒面積約27.79萬m2，淹沒水深0.02 m～1.60 m，汛期應(yīng)禁止游人進入五里河公園游玩。藝術(shù)中心非行洪區(qū)內(nèi)的規(guī)劃綠地上水，淹沒水深約0.02 m～1.31 m，露天舞臺被淹。王家莊地區(qū)和新世界地勢較高，非行洪區(qū)內(nèi)不受洪水影響。左岸洪水已到達堤腳，整個高爾夫球場被淹。

4 應(yīng)急搶險預(yù)案

發(fā)生洪水漫堤或潰堤事件將嚴(yán)重影響人民生命財產(chǎn)安全及社會經(jīng)濟發(fā)展，為了有效防御超標(biāo)準(zhǔn)洪水，研究制定堤防漫頂潰堤應(yīng)急方案和人員撤離轉(zhuǎn)移路線。

4.1 應(yīng)急方案

借鑒以往河道潰漫堤應(yīng)急搶險對策[4]，基于渾河洪水風(fēng)險計算成果，提出防汛搶險應(yīng)急預(yù)案。

1)防汛應(yīng)急準(zhǔn)備工作。

汛前做好防汛準(zhǔn)備工作，加強宣傳教育工作，提高人民群眾防洪抗災(zāi)意識，組建防汛搶險隊伍。同時做好物資準(zhǔn)備工作，在合適的地方儲備充足的防汛搶險物資。汛期要做好洪水預(yù)報預(yù)警工作，及時匯報雨情、水情和災(zāi)情，確保各級防汛人員之間通信暢通和各項防汛信息的傳達。做好堤防險情巡查工作，以便盡早發(fā)現(xiàn)險情，及時采取應(yīng)對措施。

2)積極組織搶險、控制險情。

渾河局部堤防基礎(chǔ)較差，一旦發(fā)生潰堤，水流從潰口不斷流出，潰口會向兩側(cè)擴展并向底部淘刷，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)潰堤險情，應(yīng)立即采取修補封堵措施，根據(jù)不同的地形條件，采取有效的補救措施，將備好的沙袋物料拋投至潰口處，控制住潰口發(fā)展。

3)及時預(yù)警，緊急撤離。

渾河兩岸地區(qū)地勢平坦，洪水潰堤事件會極大地影響沿河人民生命財產(chǎn)安全，有必要分析洪水潰堤造成的風(fēng)險。根據(jù)洪水風(fēng)險計算成果，得出洪水潰堤的淹沒范圍、歷時與洪峰到達時間，開展洪水風(fēng)險預(yù)警，可采取就地安置或異地避險轉(zhuǎn)移安置。

4.2 人員避險轉(zhuǎn)移路線

發(fā)生特大洪水時，需要進行人員的轉(zhuǎn)移，制定人員避險路線，可以減少慌亂，有計劃有秩序的撤退?；诤樗┘皾⒌逃嬎悖謩e制定不同洪水風(fēng)險區(qū)域的人員避險轉(zhuǎn)移路線。

1)豐樂村洪水漫灘避險方案。

發(fā)生300年一遇洪水時，洪水漫灘，豐樂村被淹，洪水由北向南擴展，由于淹沒面積不大，將受淹區(qū)劃分成一個單元。位于其東南方向的下伯官村較安全，不受洪水威脅，且其緊臨東李線公路，交通較發(fā)達，可作為災(zāi)民安置點，豐樂村民可在洪水到來之前向該處轉(zhuǎn)移避險。

2)長大鐵路橋下游潰堤避險方案。

根據(jù)洪水潰堤淹沒計算結(jié)果，將災(zāi)區(qū)劃分成東西兩個單元。東部單元包括后競賽村和前進村，西部單元包括曹仲屯村和東謨村。馬總屯村位于鐵路東側(cè)，不受潰堤洪水威脅，且靠近沈蘇西路，交通發(fā)達，東部單元的后競賽村和前進村的村民可向此轉(zhuǎn)移避險。金寶村位于沈陽繞城高速公路南側(cè)，不受潰堤洪水影響，且靠近沈大高速公路和喬松路的交匯處，交通方便，西部單元的曹仲屯村和東謨村村民應(yīng)提前向此轉(zhuǎn)移避險。

3)富民橋下游段堤防洞口封堵不利避險方案。

該段受災(zāi)區(qū)為市區(qū)，建筑物非常多，受周邊公路的阻滯，洪水歷時大大延長，應(yīng)做好長期抗洪的準(zhǔn)備。以渾河大街為界將受災(zāi)區(qū)劃分成東西兩個單元。東部單元為富民南街以西的地區(qū)，包括奧體中心、億豐時代廣場、記者公寓、沿海賽洛城等地的居民要提前向南轉(zhuǎn)移至遠(yuǎn)航中路以南。西部單元包括泛華廣場、浦江社區(qū)、SR小區(qū)等附近的居民應(yīng)提前轉(zhuǎn)移至沈營路以西、渾南西路以南的地帶。

5 城市洪水風(fēng)險管理系統(tǒng)建設(shè)

以渾河沈陽城市段典型區(qū)域作為研究對象，將基礎(chǔ)信息管理、洪水風(fēng)險圖顯示和洪水風(fēng)險圖應(yīng)用等各種功能集于一體，基于洪水計算結(jié)果，繪制洪水風(fēng)險圖，開發(fā)基于GIS和MIKE的城市防洪風(fēng)險管理決策支持系統(tǒng)，除了具有數(shù)據(jù)庫的基本功能外，可實現(xiàn)洪水演進、洪災(zāi)風(fēng)險定位、逃避風(fēng)險路線設(shè)置等洪災(zāi)分析功能，為風(fēng)險決策提供技術(shù)支撐。

[1] 石鳳君，丁立國.渾河沈陽城市段河工模型試驗研究[R].沈陽：遼寧省水利水電科學(xué)研究院,2007.

[2] 楊 祎，吳子平.渾河沈陽城區(qū)段防洪規(guī)劃修編報告[R].沈陽：遼寧省水利水電勘測設(shè)計研究院，2006.

[3] 張 利.洪水對沈陽文化藝術(shù)中心工程影響的物理模型試驗研究[J].水利建設(shè)與管理，2014(8)：95-97.

[4] 石鳳君，張 利.遼寧省防汛抗旱預(yù)案體系建設(shè)與管理[A].中國水利學(xué)會2013年學(xué)術(shù)年會論文集[C].2013.

Shenyang city flood control risk analysis and management system

Shi Fengjun Ding Liguo Yin Dan Zhang Li

(LiaoningWaterResourcesandHydropowerResearchInstitute,Shenyang110003,China)

In view of the present situation of Shenyang flood control engineering, this paper introduced the river model test research work of Hunhe Shenyang city section, developed the urban flood control risk technology research scientific task, drew up city flood control plan, and establishment of Shenyang urban flood control management system.

flood control management system, flood control plan, emergency treatment, flood risk, urban

2015-02-12

石鳳君(1964- )，女，教授級高級工程師； 丁立國(1972- )，男，教授級高級工程師； 殷 丹(1982- )，女，工程師； 張 利(1982- )，男，工程師

1009-6825(2015)12-0232-03

TV871.2

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