蒲河超標洪水分區風險分析及調度方案研究

馮雪明

(遼寧省水利水電科學研究院有限責任公司，遼寧 沈陽 110003)

1 流域洪水特性

1.1 流域概況

蒲河是流經沈陽市境內的一條中型河流，為渾河右岸主要支流，發源于鐵嶺縣橫道河子鄉想兒山，從東北流向西南。經棋盤山水庫，穿長大、沈山兩條鐵路，流經渾南區、沈北新區、于洪區、新民市、遼中區，于遼中區肖寨門鎮大坨子村黑魚溝屯入渾河。全長205km，流域面積2377.5km2，沈陽市境內河長182.97km。蒲河流域總的地勢為東北高、西南低。

1.2 暴雨洪水特性

蒲河地區發生大暴雨的天氣系統，根據其發生的頻次順序為華北氣旋、低壓冷鋒、臺風、高空槽等。蒲河暴雨多發生在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，洪水發生時間較為集中，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，傳播時間為36h。渾河和蒲河洪水洪峰不遭遇。

1.3 設計洪水

各控制站設計洪水成果見表1。

表1 各控制地點設計洪水成果表 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、養殖等綜合利用的、多年調節的中型水庫。水庫集雨面積133km2，總庫容0.5965億m3，按百年一遇洪水設計、千年一遇洪水校核。設計洪水位97.48m，校核洪水位100.01m，正常高水位(防洪限制水位)94.5m。

棋盤山水庫現行調度運行原則：汛期，當庫水位低于94.5m時，輸水洞不泄洪；庫水位超過94.5m時，輸水洞開閘泄洪，來多少，泄多少；當庫水位達到100m時，非常溢洪道泄洪。水庫洪水調節計算成果見表2。

表2 棋盤山水庫設計洪水調節計算成果表

2.2 堤防工程

蒲河沈陽城市段防洪標準50年一遇，農村段

表3 蒲河堤防基本情況表

防洪標準20年一遇。堤防情況見表3。

2.3 河道整治工程

蒲河沈陽市境內共有險工險段28處，其中存在較嚴重安全隱患險工險段6處；主要跨河橋梁48座；主要穿堤工程有132項；穿堤道口有97處。

2.4 主要控制站

蒲河上現有2個水文站，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；現有雨量站10個。主要水文站資料情況見表4。

表4 主要控制站設計洪水成果表 單位m3/s

2.5 防洪薄弱環節

(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；較嚴重位置主要包括新民望海堡、烏牛堡子村、南山里村等。

(2)險工險段：新民市、遼中區河段堤防迎水坡、背水坡有較多魚塘分布，且多臨近堤腳，最小距離在1m以內，多處堤腳掏空，形成堤防險段，嚴重威脅堤防結構安全。遼中段河道彎道較多，河水兌岸嚴重，威脅堤防安全。

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

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

3 超標洪水風險分析

3.1 防洪分區

蒲河棋盤山水庫上游為低山區，棋盤山-平羅堡為丘陵區，平羅堡以下為平原區。根據蒲河不同地區洪水特點、經濟社會發展狀況以及洪水可能對經濟社會造成的沖擊和影響，充分考慮現有地形中防洪工程、高速公路、鐵路等擋水建筑物分布，結合已有風險圖成果，將蒲河劃分為5個防洪分區，如圖2所示，對應洪水標準參見表5。

(1)棋盤山水庫以上河段：本河段兩岸均無堤防，防洪標準為20年一遇。

(2)棋盤山水庫至沈于線河段：本分區屬于無堤段，防洪標準50年一遇。

(3)沈于線至秦沈客運專線河段：本分區左右岸均有堤防，防洪標準20年一遇。

(4)秦沈客運專線至遼中環線高速公路段：本分區屬于遼中區城區段，左右岸均有堤防，防洪標準50年一遇。

(5)遼中環線高速公路至河口段：本分區屬于遼中區農村段，兩岸均有堤防，防洪標準為20年一遇。

3.2 洪水影響分析

采用高于設計防洪標準一個量級的流量作為各分區超標洪水流量，見表5，應用ArcGIS軟件，繪制蒲河全河段超標洪水風險示意圖，如圖1所示，并進行超標洪水影響分析可得：蒲河超標洪水淹沒面積約1093.26km2，影響沿河渾南區、于洪區、新民市及遼中區的24個鄉鎮、222個行政村(社區)。

4 超標洪水調度方案

4.1 防御洪水原則

根據蒲河5個分區的防洪標準和防洪能力差異，確定重點保護目標和總體調度原則如下：

蒲河有堤防河段均已達到設計防洪標準，農村段20年一遇，城市段50年一遇。堤防建成后尚未經受大洪水考驗，兩岸人口密集，防御洪水時應重視堤防巡查；發生超標洪水時，潰堤洪水淹沒影響范圍大，應做好搶險及人員轉移安排。

蒲河無堤段地勢較高，發生超標準洪水時，應注重區域巡守，以防為主。

表5 各分區對應超標洪水表

4.2 水庫防洪調度

蒲河發生超標準洪水時，在確保棋盤山水庫安全的前提下，水庫調度時應參考蒲河實測洪峰流量情況，綜合考慮水庫上游來水和下游防洪安全，優化水庫調度運行方案，盡量減輕對下游蒲河沿岸的洪水災害，合理利用水庫蓄水，與下游河道錯峰，為下游淹沒區轉移安置爭取時間。具體調度方案：當大河泡水文站實測洪峰超過451m3/s(P=5%)時，保證水庫輸水洞泄洪與下游河道匯流在到達大河泡水文站時流量不超過451m3/s(P=5%)；當大河泡水文站實測洪峰超過599m3/s(P=2%)時，保證水庫輸水洞泄洪與下游河道匯流在到達大河泡水文站時流量不超過599m3/s(P=2%)，見表6。

4.3 水閘調度

當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行，攔河閘及節制閘閘門均需全開泄洪，兩岸穿堤洞口必須及時封閉，同時關閉防洪閘和分水閘。

4.4 不同防洪分區洪水防御要求

4.4.1有堤段

根據蒲河5個防洪分區情況不同，下游3個分區為有堤段，即沈于線至秦沈客運專線段、遼中環線高速公路至河口段、秦沈客運專線至遼中環線高速公路段。具體洪水防御要求如下：

當大河泡水文站流量尚未達到各分區對應設計流量時，有關各級防汛抗旱指揮部應加強24h值班，密切關注流域內報汛站水雨情變化。

當大河泡水文站流量超過各分區對應設計流量時，要根據氣象和水文預報，安排重點區域的搶險工作，及時轉移危險地區群眾，盡最大可能減輕災害損失。

當大河泡水文站流量超過各分區對應超標準量級時，要根據氣象和水文預報，迅速轉移超標洪水淹沒區域群眾，確保無人員傷亡，努力降低損失。

表6 蒲河洪水風險等級對應堤防搶險方案表

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均為無堤防，防御要求如下：

(1)棋盤山水庫以上河段

當預報棋盤山站洪峰流量超過609m3/s(P=5%)時，渾南區河段應及時向臨河四家子村、古砬子村的村民發出通知，做好避洪轉移準備；當預報棋盤山站洪峰流量超過707m3/s(P=2%)時，沿河村民應立即向村中心部位轉移，防止人員傷亡。

(2)棋盤山水庫至沈于線河段

本防洪分區由上至下分別經過渾南區、沈北新區、于洪區，其中渾南區與于洪區防洪標準20年一遇，沈北新區防洪標準50年一遇。根據100年一遇超標洪水淹沒范圍，渾南區、沈北新區河段洪水均在河道內行洪，未對兩岸造成威脅。當預報大河泡水文站洪峰流量超過599m3/s(P=2%)時，密切關注流域內報汛站水雨情變化，應注意巡查，安排重點區域的搶險工作，提前通知居民做好避洪轉移準備。

5 結論

通過劃定蒲河超標洪水分區，能夠將同質區域歸類，歸一化分析同分區超標洪水特征，借助制圖軟件，分析畫定各分區超標洪水淹沒范圍，統一制定各分區洪水調度方案，為地區超標洪水預警預報提供參照，并為區域人員轉移提供依據，對流域防洪工作具有指導意義。