沈陽水文站斷面水情預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)研究

王 妍

（遼寧省盤錦水文局，遼寧 盤錦 124013）

1 概述

渾河干流河長415.4km，流域面積11481km2。渾河洪水主要來源于沈陽以上的山丘區(qū)，沈陽的洪水主要來源于大伙房以上山區(qū)。沈陽水文站是遼河流域渾河干流最重要的控制站，始建于1934年，集水面積7919km2。該站水位流量關(guān)系為連時序繩套曲線。漲沖落淤，斷面沖淤變化平穩(wěn)，主要受流速影響。在受水庫單獨(dú)來水影響時，水位、流量呈梯形變化。

2 預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)

根據(jù)《水情預(yù)警發(fā)布管理辦法（試行）》規(guī)定，水情預(yù)警信號由預(yù)警等級、圖標(biāo)、標(biāo)準(zhǔn)3部分組成。水情預(yù)警按照洪水量級及其發(fā)展態(tài)勢，由低至高分為4個等級，依次用藍(lán)色、黃色、橙色、紅色表示，即：洪水藍(lán)色預(yù)警（小洪水）、洪水黃色預(yù)警（中洪水）、洪水橙色預(yù)警（大洪水）、洪水紅色預(yù)警（特大洪水）。

參照《水情預(yù)警發(fā)布管理辦法（試行）》規(guī)定，對于河道水文（位）站，當(dāng)滿足下列條件之一時，發(fā)布洪水藍(lán)色預(yù)警：①水位（流量）接近警戒水位（流量）；②洪水要素重現(xiàn)期接近5年。

當(dāng)滿足下列條件之一時，發(fā)布洪水黃色預(yù)警：①水位（流量）達(dá)到或超過警戒水位（流量）；②洪水要素重現(xiàn)期達(dá)到或超過5年。

當(dāng)滿足下列條件之一時，發(fā)布洪水橙色預(yù)警：①水位（流量）達(dá)到或超過保證水位（流量）；②洪水要素重現(xiàn)期達(dá)到或超過20年。

當(dāng)滿足下列條件之一時，發(fā)布洪水紅色預(yù)警：①水位（流量）達(dá)到或超過歷史最高水位（最大流量）；②洪水要素重現(xiàn)期達(dá)到或超過50年。

3 沈陽水文站斷面水情預(yù)警指標(biāo)研究

3.1 洪水特征

沈陽站集水面積7919km2，1958年大伙房水庫建成攔洪，水庫集水面積5437km2，控制了沈陽站集水面積的68.5%。大伙房水庫對渾河干流洪水的調(diào)蓄作用十分明顯，“削峰錯峰”顯著。水庫以下至沈陽站區(qū)間，有章黨河、東洲河、古城河、連島河、拉古河、牤牛河等支流注入。沈陽站洪水過程由大伙房水庫放水、大伙房～沈陽區(qū)間來水兩部分疊加組成。

大伙房水庫建成以來，發(fā)生較大洪水的年份有1995，2005年。1995年為沈陽站建國來最大洪水年，受大伙房水庫攔蓄影響，實(shí)測洪峰流量5010m3/s。如無水庫調(diào)蓄，撫順?biāo)恼緦⒊霈F(xiàn)1.27萬m3/s流量，沈陽水文站洪峰流量將為1.31萬m3/s。大伙房水庫的調(diào)蓄為下游錯峰12h，消減洪峰50%。

2005年8月暴雨過程中，沈陽站實(shí)測洪峰流量3740m3/s。大伙房水庫最大入庫洪峰流量6040m3/s，最大3d洪量7.15億m3。若無水庫攔蓄洪水，沈陽站流量將達(dá)0.8萬m3/s，水庫削減洪峰達(dá)54%。

表1 沈陽水文站歷史前10位洪水

3.2 頻率洪水計算分析

沈陽站現(xiàn)有洪水頻率分析成果為省院依據(jù)還原洪峰流量系列分析計算得到，不適用于以實(shí)測或預(yù)報流量為指標(biāo)的水情預(yù)警。

本次以沈陽站實(shí)測流量系列為依據(jù)進(jìn)行洪水頻率分析。沈陽站現(xiàn)有實(shí)測資料系列為1935～1945年、1947～2013年?？紤]到大伙房水庫對洪水的調(diào)節(jié)影響，采用大伙房水庫建成運(yùn)行后的資料系列1959～2013年進(jìn)行洪水頻率分析。采用年最大值法選樣，采用求矩適線法、繪線讀點(diǎn)適線法、離差平方和最小優(yōu)化適線法進(jìn)行洪水頻率分析，以皮爾遜Ⅲ型曲線配線。

結(jié)合遼寧省洪水特性，Cs/Cv值取2.5（遼寧水資源評價書中取2），分析結(jié)果如表2。

表2 沈陽站洪峰頻率分析成果

其中，求矩適線法采用矩法粗估參數(shù)，固定Cs/Cv及均值，優(yōu)化Cv；繪線讀點(diǎn)適線法粗估參數(shù)后，固定Cs/Cv及均值，優(yōu)化Cv；離差平方和最小優(yōu)化適線法固定Cs/Cv=2.5，在一定范圍內(nèi)優(yōu)化Cv及均值。

3.3 防汛相關(guān)工程調(diào)查情況

3.3.1 堤防工程

渾河沈陽城區(qū)段河道自上游沈撫交界的下伯官壩到下游大埃金屯，全長56.94km。1992年以來，沈陽市依據(jù)批復(fù)的有關(guān)規(guī)劃設(shè)計陸續(xù)進(jìn)行了防洪工程建設(shè)。

渾河右岸金家屯至渾河閘段長27.68km，現(xiàn)有右堤從1935年開始修建，1960年大水后又進(jìn)行了整修，達(dá)到20年一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)。1992年始，沈陽市經(jīng)過3年對渾河右岸堤防進(jìn)行了整修加固。目前馬官橋至長大鐵橋段長20.18km的堤防，高度已達(dá)4.0～7.5m，頂寬22～32m，一部分堤段已進(jìn)行草皮護(hù)坡，具備防御300年一遇洪水的工程規(guī)模。同時，堤頂已修建了6車道的瀝清路面，成為緩解市內(nèi)交通擁擠的二環(huán)快速干線南段大堤路。長大鐵路橋至渾河閘段右岸堤防，堤高已達(dá)6.0～7.5m，頂寬8～22m，可抵御300年一遇洪水。

左岸長青橋～渾河橋4.3km堤防作為應(yīng)急工程現(xiàn)已建成，結(jié)構(gòu)型式為混凝土箱型防洪墻，防洪標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇，基礎(chǔ)按百年設(shè)計。左岸其他各段僅有群眾自發(fā)修建的斷續(xù)小堤，高約1.0m，頂寬約70cm，防洪能力較低。

3.3.2 閘壩工程

在沈陽市渾河城市段內(nèi)，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、砂山橡膠壩和渾河閘。7座攔河閘、壩分別在1959年至2004年之間建成。

渾南攔河壩因1995年洪水超過其設(shè)計防洪標(biāo)準(zhǔn)而被沖毀，于1996年汛前修復(fù)。下伯官攔河壩也在1995年洪水中被沖毀，于1997年汛前修復(fù)。干河子攔河壩分別在1994年和1995年洪水中被沖毀，于1996年汛后修復(fù)。

王家灣橡膠壩工程壩址位于干河子攔河壩下游6.86km處（王家灣子村附近），長401m，共6跨，壩高3.5m，由攔河橡膠壩、管理房等組成。橡膠壩基礎(chǔ)為砂礫料填筑體，回水至干河子攔河壩消力坎前，回水長度7.0km，控制水面面積28.8萬m2。

3.3.3 橋涵工程

渾河沈陽城市段現(xiàn)有橋梁13座，其中鐵路橋4座，公路橋9座。另外有穿河建筑物八三隧道1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，但部分修建較早的橋梁引道較長，洪水時雍水嚴(yán)重、影響河道行洪，不能滿足設(shè)計要求，需進(jìn)行改擴(kuò)建。目前工農(nóng)橋已完成擴(kuò)建，舊渾河橋也于2003年拆除。尚有東陵舊橋需進(jìn)行改擴(kuò)建。2003年在渾河沈陽段又修建了富民橋和高坎橋。

3.4 水情預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)分析

3.4.1 防汛特征水位（流量）確定

根據(jù)《遼河流域（遼寧?。┲匾刂普咎卣魉谎芯繄蟾妗烦晒?，渾河沈陽站警戒水位37.993m，在水位—流量曲線上查得相應(yīng)流量1800m3/s；左岸保證水位41.483m，保證流量4939m3/s；右岸保證水位42.603m，保證流量6294m3/s。

3.4.2 預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)分析

3.4.2.1 藍(lán)色預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)

依據(jù)水利部水文局《水情預(yù)警發(fā)布管理辦法（試行）》，洪水藍(lán)色預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)閾值應(yīng)接近警戒水位 （流量）。由遼寧省水利水電設(shè)計研究院《遼河流域（遼寧?。┲匾刂普咎卣魉谎芯繄蟾妗烦晒吧蜿栒舅弧髁筷P(guān)系曲線可知，沈陽站警戒流量1800m3/s。本次取1500m3/s為沈陽站洪水藍(lán)色預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)，其流量重現(xiàn)期為5年一遇。

此外，據(jù)沈陽站近年觀測資料可知，測站附近渾河碼頭上水流量1700m3/s。據(jù)此分析，沈陽站洪水藍(lán)色預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)取1500m3/s是合理的。

3.4.2.2 黃色預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)

依據(jù)《水情預(yù)警發(fā)布管理辦法（試行）》，采用沈陽站警戒流量作為洪水黃色預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)閾值。由遼寧省水利水電設(shè)計研究院特征水位成果及沈陽站水位—流量關(guān)系可知，沈陽站警戒流量1800m3/s。

3.4.2.3 橙色預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)

《水情預(yù)警發(fā)布管理辦法（試行）》推薦采用保證水位（流量）作為洪水橙色預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)閾值。由遼寧省水利水電設(shè)計研究院成果可知，沈陽站左岸保證流量4939m3/s，右岸保證流量6294m3/s?？紤]到沈陽站以下渾河干流暫無預(yù)警站點(diǎn)，沈陽站大水預(yù)警尚需適當(dāng)考慮下游防汛工作需求。依據(jù)遼寧省水利廳《防洪調(diào)度新方法及應(yīng)用》成果，渾河下游干流黃蠟坨水文站保證流量4000m3/s，邢家窩棚水文站保證流量4000m3/s。在大水時按不利條件，取洪峰沿程衰減系數(shù)為1，故以4000m3/s為沈陽站洪水橙色預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)。

3.4.2.4 紅色預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)

依據(jù)《水情預(yù)警發(fā)布管理辦法（試行）》，可選歷史最大洪水洪峰流量或重現(xiàn)期為50年一遇的洪峰流量作為紅色預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)?？紤]到沈陽市區(qū)河段防洪標(biāo)準(zhǔn)較高，預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)可在50年一遇洪峰流量（3300m3/s）的基礎(chǔ)上略有提高。本次以沈陽站左岸保證流量4939m3/s（取4940m3/s）為洪水紅色預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)。該流量接近大伙房水庫建成以來（1959～2013年）沈陽站最大流量5010m3/s（1995年）。

4 合理性分析

為保證水情預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)、合理，項(xiàng)目中依據(jù)1959～2013年沈陽站實(shí)測洪水過程，對不同等級的水情預(yù)警指標(biāo)閾值進(jìn)行合理性分析。按照年最大值選樣，統(tǒng)計1959～2013年間擬發(fā)布不同等級洪水預(yù)警的次數(shù)，并對重現(xiàn)期進(jìn)行評估，如表3。

表3 預(yù)警指標(biāo)合理性分析

［1］遼寧省水利廳.遼寧省水資源［M］.沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，2006.

［2］遼寧省水利廳.遼寧水資源管理［M］.沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，2006.

［3］遼寧省水利廳.防洪調(diào)度新方法及應(yīng)用［M］.北京：中國水利水電出版社，2007.

［4］遼寧省水文水資源勘測局.2010年遼寧省雨情水情［M］.沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，2011.

［5］遼寧省水文水資源勘測局.遼寧省防汛水情手冊［K］.沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，2012.