姬忠光,丁昌春,吴明官
(黑龙江省水利水电勘测设计研究院,哈尔滨150080)
随着流域经济社会的快速发展、河流状况的变化以及治水理念的革新,现有流域综合规划已不能适应新时期的要求,现存在主要问题有:
1)流域综合规划的编制距今已近20 a,大部分规划的基础资料已过时,规划期已满。
2)当时的规划重点主要围绕重大工程建设开展,对生态建设、环境保护和流域的管理等工作重视不够。
3)对水资源承载能力和水环境承载能力认识不足,涉及水资源配置、节约、保护和管理方面的规划内容不多。
4)随着国家主体功能区的划定、区域发展战略的实施,要求流域综合规划与之相协调和衔接。
5)流域综合规划滞后于有关专业规划,难以合理规范和有效管理水资源开发利用行为,导致一些地方水资源过度开发、水能资源无序开发,特别是部分地区的“跑马圈河”,严重影响流域水资源综合效益的发挥,造成对流域生态与环境的破坏。
因此,全国和流域机构全面开展新一轮流域综合规划的修编工作,已成为当前水利工作的一项迫切任务。
2007年初,正式启动了全国流域综合规划修编工作,《哈尔滨市城市防洪工程规划》是正在编制的《松花江流域综合规划修编》中的一部分,应该是松花江流域综合规划修编的专项规划。
迄今为止,规划修编工作已进行了两年多时间,而2009年4月14日笔者受黑龙江省水利厅委托审查了《黑龙江省哈尔滨市城市近期堤防工程可行性研究报告(修订本)》,该修订本中采用的松花江干流哈尔滨市区段水面线成果,竟然是原松花江流域防洪规划批复成果,该成果与现状实际情况出入较大。
因此,为了适应变化了的新情况,解决哈尔滨市区防洪问题已到了十分紧迫的程度,这是关系到省城和几百万人民生命财产安全的大事,故请求有关上级领导和具体的编制、汇总单位,在编制和汇总《哈尔滨市城市防洪工程规划报告》和《哈尔滨市城市防洪工程可行性研究报告》中,建议考虑以下若干问题。
为此,特写本论文,供大家引起足够的重视和关心,并为家乡人民和哈尔滨市区的防洪安全,抛砖引玉,出谋划策、献计献策。
2009年三环路建成后,哈尔滨市城市道路“两轴、四环、十射”交通骨架将基本形成。
《哈尔滨市城市总体规划(2006年~2020年)》,已经通过黑龙江省城乡规划委员会审查后,并以黑龙江省政府名义上报国务院待批。按照该规划,2020年哈尔滨市区越江通道共14条,桥梁共10条,其中:铁路桥3座,分别为滨北铁路公路两用桥(已建)、滨洲桥(已建桥拆除后,在原位将新建哈齐客运专线特大桥)、王万铁路联络线跨江大桥(已建);轨道交通2条(地铁),为轨道交通2号和4号线;机动车越江设施3座,分别为哈西四环路西桥(已建,又称四方台斜拉桥)、松花江公路大桥(已建)、滨北铁路公路两用桥(公路已封闭);规划拟建6座桥,分别为三环路西江桥、松浦大桥(正在建设中,又称道外二十道街斜拉桥)、红旗大街江桥、三环路东江桥、哈东四环路东桥(正在建设中,计划2009年10月通车)等。
近几年来,哈尔滨市区已修建或正在建设许多阻水建筑物,如:王万铁路跨江大桥(已建)、哈西四环路西桥(已建)、松浦大桥(正在建设)、哈东四环路东桥(2009年建成通车)和三家子堤防改线工程(已建)等。
该可研报告中采用的设计水面线,没有考虑上述新建阻水建筑物的影响,只考虑了松花江公路大桥扩孔450 m、滨洲和滨北两座铁路桥分别扩孔400 m方案。因此,现状条件下的设计水面线有较大的差别,应该进行复核。
为了便于了解具体情况,下面简单介绍现状条件下的设计水面线复核成果,即省水院哈齐客运专线松花江特大桥(新建滨洲铁路桥)防洪评价成果。
现状与原设计水面线成果,从四环路松花江东桥址上游CS松38~哈尔滨公路大桥之间,设计频率P=0.5%时原成果比现状成果普遍低21~26 cm;设计频率P=1%时原成果比现状成果普遍低18~21 cm。
从四环路松花江东桥址上游CS松38~哈尔滨公路大桥之间,设计频率P=0.5%和P=1%设计水位差,原成果为39~50 cm;现状成果为42~55 cm。
总而言之,松花江干流哈尔滨市区段修建上述阻水建筑物后,若仍采用原设计水面线成果,则P=1%实际的防洪能力将下降至P=1.25%(80 a一遇)左右;而P=2%实际的防洪能力将下降至P=2.5%(40 a一遇)左右。由于哈尔滨市江南主城区堤防工程已经建成,防洪标准按原水面线成果已达标,故新建阻水建筑物所增加的水位差(18~21 cm),建议实施江北中线分洪方案(行洪宽度500 m左右),就可以解决该水位差问题,而且在现状修建上述阻水建筑物的条件下,还能够确保设计标准(P=1%、P=2%)江南、江北防洪安全。
另外,当发生不同频率洪水的情况下,对于50~200 a一遇洪水,西线分洪道将分出松花江干流8%左右的流量。该分洪道启用后,与原设计方案相比,哈尔滨市区的洪水位,将降低8~26 cm,西战备路断面洪水位降低最多,为23~26 cm;哈尔滨公路大桥至滨洲铁路桥之间CS34断面洪水位降低16~19 cm,小于设计频率P=0.5%时新建桥梁增加的壅高值21~26 cm和设计频率P=1%时新建桥梁增加的壅高值18~21 cm;往下游降低值逐渐减小,在过呼兰河汇入口后的CS39-1断面洪水位恢复原状。因此,从分流流量及降低水位数值来看,分洪效果不显著,但淹没损失较大。
江北西线分洪区属于哈尔滨市郊万宝镇和呼兰区乐业乡,为松北新区西隔堤(包括2007年建成的王万铁路路基)以西,万宝排灌站输水干线以东,北部边界为地形较高的乡间公路,分洪区总面积144 km2,分洪道全长23.6 km,平均行洪宽度6 km左右,拟在王万铁路上游万宝堤上新建分洪口。该行洪区内除了哈大高速公路、滨洲铁路和哈黑公路外,尚有人口4.4万人、房屋4.9万间、耕地面积1.03万hm2,还有合计年产值约1.35亿元的乡镇企业27个,企事业单位固定资产3 200万元。
目前,哈尔滨市区防洪建设是松、嫩干流防洪建设中最薄弱的区段。本来哈尔滨市区防洪建设是全省防洪建设的重中之重,但现在却成了最薄弱的区段,令人十分担心。现分析如下:
由于河道特性和阻水建筑物壅水等影响,松、嫩干流各段水位流量关系和各频率洪水位差值相差较大,如P=1%~0.2%相应的洪水位差值:齐齐哈尔市区为0.74 m,哈尔滨市区为1.43 m,佳木斯市区为0.97 m,其中:哈尔滨市区的洪水位差值最大,约为齐齐哈尔市区的两倍,故当遇到稀遇频率的特大洪水时,在防洪抢险方面颇为不利。
按1998年应急度汛标准设计的堤防,现已基本建成,现状条件最差的为哈尔滨市。由于沿江公园长约5 km段尚未加高,堤顶低于P=1%洪水位0.7 m,遇到P=0.33%洪水时,洪水位将高于堤顶1.63 m,P=0.2%时高于堤顶2.13 m;哈市江北P=1%时堤顶余高为0.45 m,P=0.33%时高于堤顶0.48 m,P=0.2%时高于堤顶0.98 m,防洪抢险十分困难。而齐齐哈尔市区P=0.2%和P=0.33%时堤顶余高尚有1.3 m和1.53 m,佳木斯市区尚有1.13 m和1.44 m。该余高进一步说明了哈尔滨城市防洪的严峻程度。
按照2000年的设计堤防达标后,当遇到P=0.2%的特大洪水时,嫩干农村Ⅱ级堤防堤顶余高为0.81~1.43 m,松干上段和下段II级农堤堤顶余高为0.63~0.87 m。大城市中齐齐哈尔市区堤顶余高为1.76 m,佳木斯市区为1.53 m。哈尔滨市江南主城区只有1.07 m,哈尔滨市江北区只有0.03 m,故难以抵挡稀遇特大洪水和风浪的袭击。
总之,从河道特性、阻水建筑物、堤防现状和2000年堤防达标设计成果等情况分析,哈尔滨市区防洪工程是松、嫩干流中最薄弱的区段,应抓紧进行专题研究、并编制专项规划报告,经上级主管部门批复后,进行设计和建设。
目前,上海市区防洪标准为1000 a一遇(P=0.1%),广州市区为300~500 a一遇,长春市区为300 a一遇,沈阳市区为300~500 a一遇,辽宁省的抚顺、本溪、辽阳和盘锦等市也为300~500 a一遇。
哈尔滨城市堤防江南主城区防洪标准只为100 a一遇,江北区只有50 a一遇(如若嫩江下游胖头泡滞洪区建成,则哈市江南区可达到200 a一遇)显然偏低。考虑到哈尔滨市江南主城区堤顶道路等设施大部分已经建成,全面加高较为困难,目前堤顶超高为2.5 m,堤顶宽度在40 m以上,因此,在校核防洪标准情况下,可考虑修建1 m高的防洪墙后,当遭遇特大洪水时,堤上可以抢修子堤,可以做到防洪安全。
哈尔滨市江北新区现已开发,一些机关(哈尔滨市政府)、学校(哈师大等高等院校)、企事业等单位已陆续迁入江北,发展很快。尼尔基水库和嫩江堤防已建成,嫩江干流防洪标准相对提高,松干堤防相对薄弱,尤其是哈尔滨市江北区防洪标准更低,防洪保护对象发生了很大变化,因此,必须进行补充防洪规划。江北区防洪规划是江北城市建设总体规划的重要组成部分,哈尔滨市的江北城建规划很宏伟,设想将江北建成哈市的浦东新区,这样江北再不能按P=2%的城镇防洪标准对待。
初步考虑,建议将南岸主城区和江北新区防洪按同一标准规划设计,不同标准进行校核,具体如下:设计标准:P= 1%(100 a一遇);校核标准:南岸主城区采用P=0.2% (500 a一遇),江北新区采用P=0.5%(200 a一遇)。
目前,江南主城区防洪工程争论的焦点为沿江斯大林公园等段长约5 km选用的钢闸门设计方案。有两个关键问题值得研究:①整体防洪安全问题,②钢闸门方案本身安全问题。
整体防洪安全问题:P=1%~0.2%哈尔滨站洪峰流量相差约6 200 m3/s,这些流量主要靠江道抬高一定水位强泄和开挖分洪道分泄。如果强泄和分泄约各占一半(其比例将通过规划方案研究确定),即3 100 m3/s,此时江道水位将抬高约0.7 m,闸顶余高为1.8 m;如果分洪道分泄为2 000 m3/s,则江水位将抬高约1.0 m,闸顶余高为1.5 m;如遇到大风浪,浪高将约2.0 m,洪水可能壅过闸顶进入市区。另外,对于超过P=0.2%的更大洪水也要抢险,这时水位更高。别的堤段可考虑修建1 m高的防浪墙,并可抢修子堤,闸门却没有这个条件,其防洪安全问题将难以得到保证。
钢闸门本身安全问题:数百扇钢闸门存放许多年才能用上一次,年运行费用较高,闸门如有变形、生锈,则抢装困难,漏水等问题将会出现,闸门本身的安全也存在许多预想不到的问题。因此,趁很多扇钢闸门没有安装到位的机会,立即停止加工钢闸门,不再浪费更多的人力、物力、财力,然后抓紧时间研究到底如何解决。
钢闸门方案当然也有一定的优点,但这个问题一直争论不休,必须尽早加以研究解决。故下面笔者提出初步的设想,是否可行,仅供参考。
现状哈尔滨市区江南斯大林公园等沿岸约5 km堤防钢闸门底座已经修建完毕,并且已加工了部分钢闸门,因此,在公园沿岸防洪纪念塔、铁路江上俱乐部、滨洲铁路桥等突出部位,仍采用活动钢闸门以外,其它堤防均加高至设计堤顶高程的基础上,为抵挡校核洪水位在堤顶上普遍加1 m高防洪墙。为了不影响老百姓亲水性,借鉴黑龙江干流上的黑河市区防洪堤、逊克县奇克防洪堤、嘉荫县朝阳防洪堤等成功经验,采取适当的工程措施,即上堤部分修建人行台阶,堤顶铺彩色道板等。
为了慎重起见,建议邀请有关专家进行认真讨论,并成立专题研究小组进行深入分析研究,然后进行规划设计、施工建设。
目前,江北新区堤防工程,防洪标准低,不封闭,上游堤防决口将会淹没新区,应该进行补充防洪规划,抓紧设计、施工。
按P=0.5%的校核标准,首先加高培厚现有堤防,新修封闭堤(西隔堤),同时开挖分洪道。分洪道有江中滩地方案、江北西隔堤外方案和江北中线方案等。滩地方案,因受桥梁泄洪能力制约,将会进一步壅高水位。江北西隔堤外方案,因受呼兰河高水位顶托,泄洪能力较小。江北中线方案将松北区一分为二,变成两个圈堤,但泄洪能力较大,分洪效果可靠,还兼有综合利用功能。
松花江干流大顶子山航电枢纽工程已建成,故以松花江干流(简称一江)为南北中线,拟建设以太阳岛和江北中线分洪方案为重点的松北区水网系统;以松花江右侧运粮河、阿什河(简称两河)为东西边界,何家沟、马家沟、信义沟(简称三沟)为核心的哈尔滨市江南地区水网系统。简单概括为哈尔滨市区一江、两河、三沟水网系统。
江北分洪道方案与江北城建规划和城市排水系统关系密切,因此,建议松北区经济社会发展总体规划中,应充分考虑江北中线分洪方案(基本上利用原松花江汊河),在分洪道沿岸低洼地,不能开发建设,更不能弃土填平,并规划建设以江北中线分洪明渠为承泄区的江北城市排水系统。
抓紧进行分洪道结构和配套建筑物的综合方案比较,建议最好挖成一条永久性的新河,河道及其滩地共同分洪。开挖新河(大顶子山航电枢纽已建成,新河正常蓄水位可在115~116 m),将为江北河网化奠定基础,可以综合开发利用,以便建成生态环境优美的新型城市。充分利用挖河弃土,修建两岸堤防,引洪入河,实现洪水资源化。
从江北分洪闸门起沿着江北中线分洪明渠两岸,建设经济开发带、休闲娱乐区、公园等,开挖穿城明渠,所有跨路和铁路的位置建桥(特别建议将要建设的滨洲铁路东侧的哈齐客运专线城际铁路,在此位置修建净宽500 m左右的铁路桥为盼),连接明渠两岸交通,方便群众,而且在明渠两岸栽树、种草种花,将形成水网、林网、路网,尽量与现有的水泡子、取土坑、低湿地、林地、坡水沟、废弃地等局部区域串在一起,营造一种人工河、人工湖、人工湿地、人工山林、居民休闲娱乐区等,北方寒地生态城市优美而独特的水环境。
松花江干流哈尔滨市区段新建和正在建设中的阻水建筑物建成后,若仍采用原设计水面线成果,则P=1%实际的防洪能力将下降至P=1.25%(80 a一遇)左右;而P=2%实际的防洪能力将下降至P=2.5%(40 a一遇)左右。
实施笔者推荐的江北中线分洪方案(行洪宽度500 m左右),就可以解决上述阻水建筑物壅水所增加的水位差问题,而且在现状修建上述阻水建筑物的条件下,还能够确保设计标准(P=1%、P=2%)江南、江北防洪安全。
目前,哈尔滨市区防洪工程建设是松、嫩干流中最薄弱的区段,江南主城区公园段约5 km尚未完工,堤顶低于P= 1%洪水位约0.7 m,江北新区堤防只有P=2%的标准,尚未封闭。因此,必须尽快进行补充防洪规划。
哈尔滨市区堤防防洪标准原设计为P=1%,远低于上海、广州、长春和沈阳等市的防洪标准。江北新区发展很快,防洪保护对象发生了很大变化,因此,建议将哈尔滨市区防洪标准适当提高,并将江南主城区和江北新区按同一标准规划设计,建议设计标准取100 a一遇(P=1%);校核标准江南主城区取500 a一遇(P=0.2%),江北新区取200 a一遇(P= 0.5%),主要由约1 m高的防浪墙解决。
目前,江南主城区公园段采用钢闸门设计方案,争论意见很多,分歧较大,并存在一些防洪安全问题。如果校核标准提高到P=0.2%,则必须补充规划设计。这也是当务之急。
P=1%至P=0.2%哈尔滨站洪峰流量相差约6 200 m3/s,这些流量靠抬高江道一定水位强泄和开挖分洪道分泄。江北新区建设很快,规模颇大,因此,江北分洪区路线与江北城建规划和排水系统关系密切,应该专题研究,然后必须纳入到正在编制中的《松花江流域综合规划修编》成果之中,经国家有关部门批复后,分期、分批、逐年进行设计和施工建设,将哈尔滨市建设成为水网密布的环境友好型生态城市。
为此,笔者建议从江北分洪闸门起沿着江北中线分洪明渠两岸,建设经济开发带、休闲娱乐区、公园等,开挖穿城明渠,充分利用挖河弃土,修建两岸堤防,所有跨路和铁路的位置建桥(特别建议将要建设的滨洲铁路东侧的哈齐客运专线城际铁路,在此位置修建净宽500 m左右的铁路桥为盼),连接明渠两岸交通,方便群众,而且在明渠两岸栽树、种草种花,将形成水网、林网、路网,尽量与现有的水泡子、取土坑、低湿地、林地、坡水沟、废弃地等局部区域串在一起,营造一种人工河、人工湖、人工湿地、人工山林、居民休闲娱乐区等,北方寒地生态城市优美而独特的水环境。
[1] 哈尔滨市水利规划设计研究院.黑龙江省哈尔滨市城市近期堤防工程可行性研究报告[R].哈尔滨:哈尔滨市水利规划设计研究院,2008.
[2] 黑龙江省水利水电勘测设计研究院.哈尔滨至齐齐哈尔客运专线防洪评价报告[R].哈尔滨:黑龙江省水利水电勘测设计研究院,2009.