董 輝 ,劉 璐 ,于學濤
(1.泰安市水利和漁業局,山東 泰安 271026;2.泰安市大河水庫管理處,山東 泰安 271026)
泰安市位于泰山南麓,轄6個縣(市、區),總面積 7 762 km2,分屬黃、淮兩大流域,各占 85.6%和14.4%,人口534萬。地形屬魯中山區,境內有山區、丘陵、平原、洼地等。泰安市常常受到自然災害的襲擊,而在各種災害中,洪澇是主要的自然災害,幾乎每年都不同程度地發生。泰安市城區大部分位于沖積扇上,城區東部和南部為山前傾斜平原,整個地勢北高南低,地面標高140~200 m,城區內主要河流有梳洗河、奈河和澇洼河,均是龐河支流;城區內三條河流洪水經龐河下泄至牟汶河。流域內共有水庫4座,其中小(2)型水庫3座,中型水庫1座。
泰安市城區為暖、溫帶大陸性濕潤半濕潤季風氣候,冬季寒冷少雨雪,春季干旱多風,夏季炎熱多雨,秋季天高氣爽。
據1956—1991年資料分析,市區多年平均降雨量為799.6mm,泰山頂站的多年平均降雨量為1185.4mm。降雨量年際變化大,年內分配不均,年內降雨多集中在汛期,多年平均6—9月份降雨量為603.0 mm,占年降雨量的75.4%,呈現春旱、夏澇、晚秋又旱的規律。建國后,最大年降雨量為1964年的1531.0 mm,最小降雨量為1989年的407.9 mm,最大年為最小年的3.75倍,降雨量大部分集中在豐水年,豐枯明顯。
泰山區及市區暴雨集中、強度大、短歷時暴雨100 mm以上,即對泰城防洪構成威脅。從山頂到城區,山高坡陡,河谷與坡面垂直,暴雨中心從山上到山下,由北向南順河谷移動,形成了泰城地區產流歷時短、匯流時間快、坡陡流急的基本水文特征。
1)地形、地貌及地層巖性。泰安市地處魯中山區,北依山東最高峰泰山。泰山屬中長期上升地塊,海撥1 545 m,地貌以構造地貌為主,呈現以玉皇頂為中心向四周的中山、低山、丘陵、平原依次降低的地貌景觀,多懸崖陡壁。河流水系在山地周圍呈放射狀分布,由于長期的水動力地質作用,溝谷侵蝕切割劇烈,多為“V”型谷,山前發育沖洪積地層。
泰城位于山麓殘坡積帶和山前沖洪積傾斜平原的結合部,距玉皇頂水平距離7.0 km,地面高程190~193 m,由北向南傾斜,北部坡度較大,一般為5%~8%,南部坡度較小,一般為1%~2%。位于泰安火車站東南側的蒿里山,由寒武系灰巖構成,海撥193.6 m,突起于城區之中。
2)水文地質條件。根據含水巖層孔隙裂隙性質,城區地下水可分為三種類型:孔隙水,主要分布于第四系沖洪積松散沉積物中;裂隙水,主要分布于泰山群堅硬巖石的構造裂隙和風化裂隙中;裂隙巖溶水,主要分布于寒武系奧陶系灰巖地層中,有承壓性質。
城區主要含水層有第四系沖洪積砂卵石層、寒武系上統、奧陶系中統和下統,其中第四系砂卵石層富水性、導水性良好,滲透系數較大,為地下水開發和補給提供了優良條件。
區域性暴雨主要受黃淮氣旋影響,并隨地形抬升而增大。城區內有三個雨量站:泰山頂站、泰前站和泰安站,分析1956—1992年37年最大 24、6、4、2 h暴雨資料得出城區暴雨的基本特征為:
1)暴雨量受地形的抬升影響顯著:從泰山頂到泰前至泰安站,雨量逐漸降低,雨量值相差較大。如:三個站 24 h暴雨均值依次 133.0、109.0、96.8 mm;1996年7月30日2 h暴雨,山頂站:208 mm,泰前站:176 mm,泰安站:90 mm。
2)暴雨發生的頻率隨地形變化:在37年暴雨資料中,山頂站發生大暴雨(超過100 mm)27次,占暴雨總數73%;泰前站發生大暴雨21次,占暴雨總數56.75%;泰安站發生大暴雨16次,占暴雨總數43.24%,山頂發生大暴雨的頻率較大。
3)暴雨時程分布集中,雨型惡劣:尤其是短歷時暴雨,在每次降水中,先降小雨,隨后降雨量短時間內直線上升,形成主雨峰,雨量占整個降水過程雨量的63.31%~83.74%,主雨峰位于每次降水過程的中部。歷時短、強度大的暴雨與流域都市化、城區山高坡陡的特點合在一起,形成洪峰流量大、危害性強、難以采取應急措施的洪水過程。如1996年7月30日暴雨,歷時1小時45分鐘,平均降雨量達139.19 mm。在奈河下游的鐵路橋處,洪峰流量達到450.10 m3/s,而河道現狀泄洪量為97.88 m3/s,斷面嚴重不足,鐵路橋以南一片汪洋。
4)暴雨的區域性明顯:據統計,泰山頂與泰前發生暴雨的同步率為68.9%;泰安與泰前站發生暴雨的同步率為48.3%,三個站發生暴雨的同步率為42.11%,說明城區排洪情勢嚴峻。
泰城隨著城區的不斷擴大,防洪問題愈來愈突出。近幾年,盡管加大了河道整治力度,但縮河建房、傾倒垃圾、圍河造田等侵占河道、妨礙防洪安全等問題相當突出。城區河道彎曲狹窄、建筑物阻水、水流不暢,面對山洪暴發,水位雍高驟漲,極易造成洪水泛濫成災。泰山景區內黑龍潭、虎山、黃溪河等水庫,都是泰城的頭頂庫,一旦出險,將會造成極大損失。山洪河道斷面上大下小,過流能力低,大部分河段防洪標準僅達到3~5年一遇,洪水難以下泄。
一是防汛組織機構和執法機構不健全,力量薄弱、標準不高,不適應防大洪、抗大災的要求;二是防汛常備隊、搶險隊、后備隊組織落實難;三是防汛料物不足、供電設施老化、交通設施缺乏;四是洪水預報、防洪調度手段落后;五是麻痹、僥幸心理仍不同程度存在,防汛責任制難以落到實處。
多數水庫管理機構人員少、底子薄。而且目前,水文預警預報正處于由原始階段向現代階段轉型的發展期,應用現代電子信息技術采集傳輸發布預警預報信息的設施較少,方法相對落后,跟不上社會的發展。
1)源頭治理工程措施。根據泰安市總體規劃以改善泰山風景和生態環境、并為泰城內河道存儲水源的要求,結合各條河上游的防洪現狀,利用現有的黑龍潭水庫、虎山水庫及黃溪河水庫攔蓄部分洪水,并新建部分小水庫、塘壩以攔蓄洪水和固體徑流,以減輕下游的防洪壓力,減少泥、砂、石淤積下游河床。
2)河道治理工程措施。加強河湖治理,提高城市防洪標準。對主河道50.0 m范圍內樹木和孤石進行加固,在不影響景觀的前提下,清除枯樹和孤石,減少樹木隨洪水下泄堵塞河道,并在主河道內設攔污柱。
按照“誰設障、誰清除”的原則,對河床淤積嚴重、雜草叢生、有阻水建筑物填占河面的河道進行疏浚清障,加高培厚堤防,增加河道水體流動性,降低污染,改善河流水質,提高河道的泄洪能力。
同時要特別重視城市防洪工作,要按照城市防洪規劃標準加快實施,以保障城市經濟建設的發展和人民群眾的安居樂業。
1)水土保持、增加植被。在梳洗河、奈河、澇洼河、龐河上游植樹造林,改善下墊面的植被情況,提高植被蓄水能力,延長匯流時間,同時減少水土流失,避免泥沙淤積河道。植被選擇以當地樹種為宜,選擇抵抗病蟲害能力強、且較易維護的植物。合理的常綠樹種與落葉樹種搭配,呈現不同的景觀效果。
2)加強水庫科學調度。將城市防洪與水庫防洪有機結合起來。當遇50年一遇洪水時,控制大河水庫下泄流量,使區間來水與城市洪水錯峰疊加,安全下泄。
3)繼續落實好以行政首長負責制為核心的各項防汛責任制。按照分級負責的原則,層層簽定防汛責任書。確保每一座城鎮、每一座水庫塘壩、每一條河道、每一段堤防的防汛責任制都落實到人頭,橫向到邊、縱向到底,決不允許出現空擋、死角。
4)加強氣象、水文預報,進行完善防洪預案和預警預報體系建設。制定科學的防洪預案是確保防洪安全的重要保證。要堅持“以防為主,防重于搶”的方針,及時發現、準確判斷并果斷處理險情,采取正確搶險措施,才能收到預期效果。各類水庫、河道工程管理單位和城市防汛部門都要結合經濟社會發展現狀和洪水資源化利用的要求,針對近年防汛工作中遇到的問題,進一步修訂完善水庫防汛搶險應急預案、大壩安全管理應急預案、河道應急預案和城市防洪預案。防洪預案不僅要立足于大洪水,對中小洪水也要有對策、有措施。要根據城市上游流域內水情、雨情預報城市河流洪水特征,當發生超標準洪水時,發布洪水警報,對于城市抗洪搶險具有重要意義。
5)認真宣傳貫徹《中華人民共和國防洪法》、《山東省實施〈防洪法〉辦法》及《泰安市防洪實施細則》,依法防洪。要加大政策法規的宣傳力度,盡快提高水行政執法隊伍建設和公民的水法律意識。建立完善強有力的執法隊伍,提高素質,保證依法防洪、依法治水。要充分發揮其他部門的職責權力,建立有效的聯防機制,聯合打擊各種水事違法活動。
從泰城防洪的實際出發,分析研究城區暴雨與徑流的關系,運用系統工程的觀點,把工程措施與非工程措施相結合,通過洪水的蓄與排、滯與泄的均衡與協調,正確解決山洪與城區地面洪水徑流下泄的關系,遵照規劃原則,按照“以疏排為主,疏排、蓄并舉”的方針,以防洪為主要目的,兼顧城建、旅游、灌溉等,制定技術先進、經濟合理、切實可行的防洪排澇工程方案,完善和加速泰城防洪排澇工程體系的建設。在確保防洪安全的前提下,科學調度,既要保證安全,又要蓄好興利水,做到水庫河道聯合優化調度,發揮最佳防洪效益,確保工程安全。