蒲河超標(biāo)洪水分區(qū)風(fēng)險(xiǎn)分析及調(diào)度方案研究

馮雪明

(遼寧省水利水電科學(xué)研究院有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽 110003)

1 流域洪水特性

1.1 流域概況

蒲河是流經(jīng)沈陽市境內(nèi)的一條中型河流，為渾河右岸主要支流，發(fā)源于鐵嶺縣橫道河子鄉(xiāng)想兒山，從東北流向西南。經(jīng)棋盤山水庫，穿長(zhǎng)大、沈山兩條鐵路，流經(jīng)渾南區(qū)、沈北新區(qū)、于洪區(qū)、新民市、遼中區(qū)，于遼中區(qū)肖寨門鎮(zhèn)大坨子村黑魚溝屯入渾河。全長(zhǎng)205km，流域面積2377.5km2，沈陽市境內(nèi)河長(zhǎng)182.97km。蒲河流域總的地勢(shì)為東北高、西南低。

1.2 暴雨洪水特性

蒲河地區(qū)發(fā)生大暴雨的天氣系統(tǒng)，根據(jù)其發(fā)生的頻次順序?yàn)槿A北氣旋、低壓冷鋒、臺(tái)風(fēng)、高空槽等。蒲河暴雨多發(fā)生在7—8月份，一次降雨過程為3d左右，主要雨量集中在24h。洪水由暴雨形成，洪水發(fā)生時(shí)間較為集中，主要洪量集中在3d。蒲河屬于平原型河流，水流較緩慢，大河泡至蒲河口83.3km，傳播時(shí)間為36h。渾河和蒲河洪水洪峰不遭遇。

1.3 設(shè)計(jì)洪水

各控制站設(shè)計(jì)洪水成果見表1。

表1 各控制地點(diǎn)設(shè)計(jì)洪水成果表 單位：m3/s

2 防洪體系

2.1 水庫工程

棋盤山水庫位于蒲河上游，是一座以防洪為主，兼顧旅游、養(yǎng)殖等綜合利用的、多年調(diào)節(jié)的中型水庫。水庫集雨面積133km2，總庫容0.5965億m3，按百年一遇洪水設(shè)計(jì)、千年一遇洪水校核。設(shè)計(jì)洪水位97.48m，校核洪水位100.01m，正常高水位(防洪限制水位)94.5m。

棋盤山水庫現(xiàn)行調(diào)度運(yùn)行原則：汛期，當(dāng)庫水位低于94.5m時(shí)，輸水洞不泄洪；庫水位超過94.5m時(shí)，輸水洞開閘泄洪，來多少，泄多少；當(dāng)庫水位達(dá)到100m時(shí)，非常溢洪道泄洪。水庫洪水調(diào)節(jié)計(jì)算成果見表2。

表2 棋盤山水庫設(shè)計(jì)洪水調(diào)節(jié)計(jì)算成果表

2.2 堤防工程

蒲河沈陽城市段防洪標(biāo)準(zhǔn)50年一遇，農(nóng)村段

表3 蒲河堤防基本情況表

防洪標(biāo)準(zhǔn)20年一遇。堤防情況見表3。

2.3 河道整治工程

蒲河沈陽市境內(nèi)共有險(xiǎn)工險(xiǎn)段28處，其中存在較嚴(yán)重安全隱患險(xiǎn)工險(xiǎn)段6處；主要跨河橋梁48座；主要穿堤工程有132項(xiàng)；穿堤道口有97處。

2.4 主要控制站

蒲河上現(xiàn)有2個(gè)水文站，由上至下分別為棋盤山水庫站、大河泡站，控制流域面積分別為133、1305km2；現(xiàn)有雨量站10個(gè)。主要水文站資料情況見表4。

表4 主要控制站設(shè)計(jì)洪水成果表 單位m3/s

2.5 防洪薄弱環(huán)節(jié)

(1)堤防欠高欠寬段：主要包括沈山鐵路橋至于洪新民界、新民市全線；較嚴(yán)重位置主要包括新民望海堡、烏牛堡子村、南山里村等。

(2)險(xiǎn)工險(xiǎn)段：新民市、遼中區(qū)河段堤防迎水坡、背水坡有較多魚塘分布，且多臨近堤腳，最小距離在1m以內(nèi)，多處堤腳掏空，形成堤防險(xiǎn)段，嚴(yán)重威脅堤防結(jié)構(gòu)安全。遼中段河道彎道較多，河水兌岸嚴(yán)重，威脅堤防安全。

(3)砂堤砂基段：現(xiàn)有砂基砂堤總長(zhǎng)約22.04km，其中左岸長(zhǎng)約18.08km，包括潘家崗村(遼中)、四法線蒲河橋-小渾河口(新民)段；右岸長(zhǎng)約3.96km，包括細(xì)河沿村上游段(遼中)、四法線蒲河橋-偏堡子(新民)、南山里村段(新民)。

(4)無堤段不達(dá)標(biāo)村屯：無堤段不達(dá)標(biāo)村屯主要包括棋盤山水庫上游古砬子村、東四家子村。

3 超標(biāo)洪水風(fēng)險(xiǎn)分析

3.1 防洪分區(qū)

蒲河棋盤山水庫上游為低山區(qū)，棋盤山-平羅堡為丘陵區(qū)，平羅堡以下為平原區(qū)。根據(jù)蒲河不同地區(qū)洪水特點(diǎn)、經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展?fàn)顩r以及洪水可能對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)造成的沖擊和影響，充分考慮現(xiàn)有地形中防洪工程、高速公路、鐵路等擋水建筑物分布，結(jié)合已有風(fēng)險(xiǎn)圖成果，將蒲河劃分為5個(gè)防洪分區(qū)，如圖2所示，對(duì)應(yīng)洪水標(biāo)準(zhǔn)參見表5。

(1)棋盤山水庫以上河段：本河段兩岸均無堤防，防洪標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇。

(2)棋盤山水庫至沈于線河段：本分區(qū)屬于無堤段，防洪標(biāo)準(zhǔn)50年一遇。

(3)沈于線至秦沈客運(yùn)專線河段：本分區(qū)左右岸均有堤防，防洪標(biāo)準(zhǔn)20年一遇。

(4)秦沈客運(yùn)專線至遼中環(huán)線高速公路段：本分區(qū)屬于遼中區(qū)城區(qū)段，左右岸均有堤防，防洪標(biāo)準(zhǔn)50年一遇。

(5)遼中環(huán)線高速公路至河口段：本分區(qū)屬于遼中區(qū)農(nóng)村段，兩岸均有堤防，防洪標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇。

3.2 洪水影響分析

采用高于設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)一個(gè)量級(jí)的流量作為各分區(qū)超標(biāo)洪水流量，見表5，應(yīng)用ArcGIS軟件，繪制蒲河全河段超標(biāo)洪水風(fēng)險(xiǎn)示意圖，如圖1所示，并進(jìn)行超標(biāo)洪水影響分析可得：蒲河超標(biāo)洪水淹沒面積約1093.26km2，影響沿河渾南區(qū)、于洪區(qū)、新民市及遼中區(qū)的24個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)、222個(gè)行政村(社區(qū))。

4 超標(biāo)洪水調(diào)度方案

4.1 防御洪水原則

根據(jù)蒲河5個(gè)分區(qū)的防洪標(biāo)準(zhǔn)和防洪能力差異，確定重點(diǎn)保護(hù)目標(biāo)和總體調(diào)度原則如下：

蒲河有堤防河段均已達(dá)到設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)，農(nóng)村段20年一遇，城市段50年一遇。堤防建成后尚未經(jīng)受大洪水考驗(yàn)，兩岸人口密集，防御洪水時(shí)應(yīng)重視堤防巡查；發(fā)生超標(biāo)洪水時(shí)，潰堤洪水淹沒影響范圍大，應(yīng)做好搶險(xiǎn)及人員轉(zhuǎn)移安排。

蒲河無堤段地勢(shì)較高，發(fā)生超標(biāo)準(zhǔn)洪水時(shí)，應(yīng)注重區(qū)域巡守，以防為主。

表5 各分區(qū)對(duì)應(yīng)超標(biāo)洪水表

4.2 水庫防洪調(diào)度

蒲河發(fā)生超標(biāo)準(zhǔn)洪水時(shí)，在確保棋盤山水庫安全的前提下，水庫調(diào)度時(shí)應(yīng)參考蒲河實(shí)測(cè)洪峰流量情況，綜合考慮水庫上游來水和下游防洪安全，優(yōu)化水庫調(diào)度運(yùn)行方案，盡量減輕對(duì)下游蒲河沿岸的洪水災(zāi)害，合理利用水庫蓄水，與下游河道錯(cuò)峰，為下游淹沒區(qū)轉(zhuǎn)移安置爭(zhēng)取時(shí)間。具體調(diào)度方案：當(dāng)大河泡水文站實(shí)測(cè)洪峰超過451m3/s(P=5%)時(shí)，保證水庫輸水洞泄洪與下游河道匯流在到達(dá)大河泡水文站時(shí)流量不超過451m3/s(P=5%)；當(dāng)大河泡水文站實(shí)測(cè)洪峰超過599m3/s(P=2%)時(shí)，保證水庫輸水洞泄洪與下游河道匯流在到達(dá)大河泡水文站時(shí)流量不超過599m3/s(P=2%)，見表6。

4.3 水閘調(diào)度

當(dāng)大河泡水文站流量超過451m3/s(P=5%)，蒲河沿線橡膠壩均需塌壩運(yùn)行，攔河閘及節(jié)制閘閘門均需全開泄洪，兩岸穿堤洞口必須及時(shí)封閉，同時(shí)關(guān)閉防洪閘和分水閘。

4.4 不同防洪分區(qū)洪水防御要求

4.4.1有堤段

根據(jù)蒲河5個(gè)防洪分區(qū)情況不同，下游3個(gè)分區(qū)為有堤段，即沈于線至秦沈客運(yùn)專線段、遼中環(huán)線高速公路至河口段、秦沈客運(yùn)專線至遼中環(huán)線高速公路段。具體洪水防御要求如下：

當(dāng)大河泡水文站流量尚未達(dá)到各分區(qū)對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)流量時(shí)，有關(guān)各級(jí)防汛抗旱指揮部應(yīng)加強(qiáng)24h值班，密切關(guān)注流域內(nèi)報(bào)汛站水雨情變化。

當(dāng)大河泡水文站流量超過各分區(qū)對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)流量時(shí)，要根據(jù)氣象和水文預(yù)報(bào)，安排重點(diǎn)區(qū)域的搶險(xiǎn)工作，及時(shí)轉(zhuǎn)移危險(xiǎn)地區(qū)群眾，盡最大可能減輕災(zāi)害損失。

當(dāng)大河泡水文站流量超過各分區(qū)對(duì)應(yīng)超標(biāo)準(zhǔn)量級(jí)時(shí)，要根據(jù)氣象和水文預(yù)報(bào)，迅速轉(zhuǎn)移超標(biāo)洪水淹沒區(qū)域群眾，確保無人員傷亡，努力降低損失。

表6 蒲河洪水風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)對(duì)應(yīng)堤防搶險(xiǎn)方案表

4.4.2無堤防河段洪水防御

棋盤山水庫以上河段、棋盤山水庫至沈于線河段兩分區(qū)均為無堤防，防御要求如下：

(1)棋盤山水庫以上河段

當(dāng)預(yù)報(bào)棋盤山站洪峰流量超過609m3/s(P=5%)時(shí)，渾南區(qū)河段應(yīng)及時(shí)向臨河四家子村、古砬子村的村民發(fā)出通知，做好避洪轉(zhuǎn)移準(zhǔn)備；當(dāng)預(yù)報(bào)棋盤山站洪峰流量超過707m3/s(P=2%)時(shí)，沿河村民應(yīng)立即向村中心部位轉(zhuǎn)移，防止人員傷亡。

(2)棋盤山水庫至沈于線河段

本防洪分區(qū)由上至下分別經(jīng)過渾南區(qū)、沈北新區(qū)、于洪區(qū)，其中渾南區(qū)與于洪區(qū)防洪標(biāo)準(zhǔn)20年一遇，沈北新區(qū)防洪標(biāo)準(zhǔn)50年一遇。根據(jù)100年一遇超標(biāo)洪水淹沒范圍，渾南區(qū)、沈北新區(qū)河段洪水均在河道內(nèi)行洪，未對(duì)兩岸造成威脅。當(dāng)預(yù)報(bào)大河泡水文站洪峰流量超過599m3/s(P=2%)時(shí)，密切關(guān)注流域內(nèi)報(bào)汛站水雨情變化，應(yīng)注意巡查，安排重點(diǎn)區(qū)域的搶險(xiǎn)工作，提前通知居民做好避洪轉(zhuǎn)移準(zhǔn)備。

5 結(jié)論

通過劃定蒲河超標(biāo)洪水分區(qū)，能夠?qū)⑼|(zhì)區(qū)域歸類，歸一化分析同分區(qū)超標(biāo)洪水特征，借助制圖軟件，分析畫定各分區(qū)超標(biāo)洪水淹沒范圍，統(tǒng)一制定各分區(qū)洪水調(diào)度方案，為地區(qū)超標(biāo)洪水預(yù)警預(yù)報(bào)提供參照，并為區(qū)域人員轉(zhuǎn)移提供依據(jù)，對(duì)流域防洪工作具有指導(dǎo)意義。