松花江流域胖头泡蓄滞洪区削减洪水作用研究

崔丽艳，陈 伟

（1.吉林松辽水利水电咨询有限责任公司，吉林 长春 130021；2.松辽水利委员会流域规划与政策研究中心，吉林 长春 130021）

胖头泡蓄滞洪区位于嫩江、松花江干流的左岸，主要由嫩江、松花江一级阶地及漫滩构成[1]，区内总面积1 994 km2。胖头泡蓄滞洪区对保护哈尔滨市防洪安全和缓解松花江干流的防洪压力都具有重要作用[2]，因此本文重点对胖头泡蓄滞洪区削减洪水的作用进行了深入研究，提出了胖头泡蓄滞洪区的运用方案，为制定科学、合理可行的蓄滞洪区优化调度方案提供了技术支撑。

1 胖头泡蓄滞洪区运用方案

大赉站与扶余站分别位于嫩江和第二松花江的下游段，嫩江大赉、二松扶余以上流域面积占哈尔滨以上流域面积的90%以上[3]，根据相关性分析，当两站合成流量达到18 200 m3/s，对应哈尔滨流量为17 900 m3/s。大赉站与扶余站到哈尔滨站的洪水传播时间基本相同，大赉、扶余流量可以直接叠加得到其合成流量。

1）根据洪水预报，月亮泡蓄滞洪区库容或分洪流量无法满足哈尔滨市防洪要求时，同时启用胖头泡蓄滞洪区，在进水口老龙口堤段需要开启闸门及破堤分洪。

2）启用胖头泡蓄滞洪区和月亮泡蓄滞洪区充分分滞洪水后，预报哈尔滨站流量仍超过17 900 m3/s 时，应视情况采取应急措施加大河道行洪能力，或扩大蓄滞洪区分洪范围增加分洪量。

3）当蓄滞洪区退洪口处的河道断面水位开始回落，且老坎子断面干流流量小于15 000 m3/s 时，胖头泡蓄滞洪区排洪，排洪入江后哈尔滨站的流量不应高于17 900 m3/s 时。

2 典型年蓄滞洪区分洪泄洪过程研究

根据典型年200年一遇设计洪水过程资料及调度目标和最佳预报方案，利用模型模拟了松花江及蓄滞洪区洪水演进过程，得到相应5个典型年（1956，1957，1960，1969，1998年）的模拟结果，根据各典型年模拟结果统计分析蓄滞洪区的分洪时间、分洪过程及排洪时间等。

2.1 蓄滞洪区分洪过程分析

通过对5个典型年200年一遇设计洪水进行洪水演进模拟，结合河道洪水研究蓄滞洪区分洪过程，得到各典型年分洪成果见表1。

表1 各典型年分洪成果表

由表1 可知，各典型年蓄滞洪区启用时间在8—9 月，符合松花江流域洪水特点，松花江流域的洪水主要由暴雨产生，大洪水一般都发生在6—9月份，年最大洪峰流量多发生在7—8 月。

由表1可知，1998年和1969年洪水根据蓄滞洪区启用条件，即在大赉和扶余合成流量超过18 200 m3/s时，预计（7 d后）哈尔滨流量可达到17 900 m3/s，且洪水流量将会继续上涨，启用蓄滞洪区分洪，分洪后可以达到保护哈尔滨城区200年一遇防洪安全的要求。但是，1960，1957和1956年3个典型年洪水根据原有规则分洪就不能保证哈尔滨城区200年一遇的防洪安全，因此，需提前开启蓄滞洪区分洪，在大赉和扶余合成流量超过14 500～15 000 m3/s 时，启用蓄滞洪区分洪，可以保证哈尔滨城区200年一遇的防洪安全。

2.2 蓄滞洪区泄洪过程分析

通过对5个典型年200年一遇设计洪水进行洪水演进模拟，结合河道洪水研究蓄滞洪区分洪和泄洪过程，得到各典型年蓄滞洪区泄洪成果，见表2。

表2 各典型年蓄滞洪区泄洪成果表

根据表2 可知，胖头泡蓄滞洪区泄洪时间一般在分洪开始后8～20 d，一般当蓄滞洪区退洪口处的河道断面水位开始回落，且老坎子排洪口处（近似看为松花江干流）流量小于15 000 m3/s 时，胖头泡蓄滞洪区开始排洪，排洪入江后演进到哈尔滨站的流量不高于17 900 m3/s。

根据表2 可知，1998年和1969年在老坎子排洪口处流量小于15 000 m3/s 时，开启老坎子泄洪闸泄洪，能够保证哈尔滨站的流量不高于17 900 m3/s。而 1956年、1957年和 1960年，当老坎子排洪口处流量小于15 000 m3/s 时就开启老坎子泄洪闸泄洪，排洪入江后演进到哈尔滨站流量依然大于17 900 m3/s。因此，调整老坎子泄洪闸开启条件，当老坎子排洪口处（近似看为松花江干流）流量小于13 000 m3/s 时开启老坎子泄洪闸，这样能够保证哈尔滨站的流量不高于17 900 m3/s。

3 蓄滞洪区作用分析

根据模拟结果分析了蓄滞洪区分洪和泄洪过程，蓄滞洪区在松花江流域主要起到削峰、错峰、蓄滞洪量，保护下游城市安全的作用，下面进一步分析蓄滞洪区削减洪水的作用。

3.1 蓄滞洪区削峰错峰作用

蓄滞洪区内削峰作用主要从蓄滞洪区进出口分洪和泄洪过程来分析，胖头泡蓄滞洪区分洪、泄洪流量过程线见图1。

图1 胖头泡蓄滞洪区分洪泄洪流量过程线

从图1 中可以看出1960年洪水在蓄滞洪区老坎子刚开启时分洪流量就达到了最大值，其他年型都是分洪5 d 后才达到最大值，这与老龙口分洪闸门、分洪口门及口门外的流量过程都有一定的关系[4]。从泄洪过程线来看，由于泄洪口门是一样的，各典型年泄洪洪水过程线线型都是很相似的，只是由于泄洪口前水量和流量不同导致出现洪峰的时间和量级不同而已。具体各典型年蓄滞洪区分洪过程和削峰情况见表3。

表3 各典型年蓄滞洪区分洪过程和削峰统计表

根据表3 可以看出，蓄滞洪区能够为松花江干流有效地错峰和削峰，有效错峰时间在13～27 d 左右，同时还可以根据具体情况延长错峰时间，有效控制了嫩江洪水与第二松花江和拉林河错峰，并且削峰值最大可以达到1 292 m3/s，对保证下游哈尔滨站洪峰流量不超过17 900 m3/s 是至关重要的。

3.2 对哈尔滨站的削峰作用

根据模型模拟成果，分析哈尔滨流量站在蓄滞洪区分洪前后流量变化过程，蓄滞洪区分洪可以明显削减哈尔滨站洪峰流量，各典型年蓄滞洪区分洪前后哈尔滨断面流量变化见图2 所示，各典型年削减洪峰流量统计见表4。

表4 各典型年削减洪峰流量统计表（哈尔滨）m3/s

根据图2 中可以分析出，通过蓄滞洪区有效错峰和削峰，哈尔滨站洪峰流量得到明显削弱，使哈尔滨站洪峰流量降低到17 900 m3/s以下，虽然1956年和1957年只降低到了18 242 m3/s和18 241 m3/s，但仅有2 d 时间超过了17 900 m3/s，在允许幅度内利用堤防超高保证了哈尔滨的安全。其中，1969年哈尔滨站削减洪峰流量最大，削减值为4 627 m3/s，1960年哈尔滨站削减洪峰流量比较小，削减值为1 284 m3/s。

图2 分洪前后哈尔滨断面流量变化

3.3 削减洪量分析

各典型年蓄滞洪区削减洪量见表5。1957年胖头泡蓄滞洪区蓄水量最大为45.56 亿m3，有效分洪量最大为39.43 亿m3，总的分洪量最大的也是1957年，为44.49 亿m3；胖头泡蓄滞洪区各典型年调洪最大蓄水量均低于蓄滞洪区设计的最大蓄水量，各典型年分洪均可保证蓄滞洪区的运行安全，同时也能够保证哈尔滨200年一遇洪水城市安全。

表5 各典型年蓄滞洪区削减洪量统计表 亿m3

4 结语

松花江流域胖头泡蓄滞洪区削减洪水效果明显，能够有效地为松花江洪水错峰和削峰，对于保证哈尔滨防洪安全至关重要。但是胖头泡蓄滞洪区只能拦截嫩江洪水，当遇到特殊情况，嫩江来水较少，第二松花江和拉林河来水较多时，蓄滞洪区的作用就没有那么明显。因此，在蓄滞洪区实际运用时，不能仅要考虑启用原则和运用方式，还应结合洪水预报及洪水组成等综合分析，才能够更好地运用蓄滞洪区，保护哈尔滨安全。