通肯河北安段治理方案研究

孟 华

( 北安市水务局，黑龙江 北安164000)

1 流域概况

通肯河是呼兰河的一级支流，也是北安市与海轮市的界河，发源于北安东南边界的海县通肯河林场，河流自东向西流经北安主星乡、通北镇、石泉镇和兴东良种场，出境后南折流经海伦、拜泉、望奎、明水、青冈，在兰西县入呼兰河。北安市位于通肯河右岸，境内河段长104 km，有4－11 道沟子汇流，流域面积1 700 km2。河道平均坡降1∶1 250，出境断面年平均流量13.1 m3/s，年径流量4.12 亿m3，通肯河北安段流域内有46个村屯，总人口10.15 万人，耕地面积7.2 万hm2，是北安市南部主要商品粮生产基地。

2 洪涝灾害及成因分析

2.1 洪涝灾害

北安段流域内洪涝灾害频繁，发生机率为33.3%，平均3 a发生一次洪涝灾害，较大的洪涝当年受灾，第二年即发生春涝，影响第二年春种，造成部分农田弃耕，往往需要2 ～3 a恢复，使沿河村屯农户生产、生活遭受严重损失。

1972年7月的洪水，沿河乡镇有6个村屯被水包围，部分农户房屋进水，受灾人口3.5 万人，农田洪涝成灾面积9 667 hm2，损失粮食2.1 万t。2009年6月流域内降雨量达到407 mm，是我市有资料记载以来最大值，通肯河及其支流全部出槽漫滩，堤防溃堤决口6 处，排水闸水毁3 处，沿河农田受淹面积1.8 万hm2，受灾人口4.5 万人，主星拦河坝上游和石泉镇下游河段村屯全部进水。

2.2 洪涝灾害成因

通肯河流域受当地气象、地形、水文地质、土壤、人类活动因素影响、形成洪涝灾害。其主要原因为: ①流域内年均降雨量为555 mm左右，时空分配变差大，6—9月这4个月降雨占全年降雨量的80%，此期间常有短历时高强度暴雨和长历时持续降雨过程，干、支流同时发生洪水，支流洪水受干流洪水顶托，持续时间长。同时受地形起伏影响，径流峰高流急，坡耕地大量水土流失，沿河平原外水倒灌，内水无法排除，造成洪涝面积大。②防洪治理滞后，防洪基础设施薄弱。流域内控制性工程少，6 座小(1) 型水库均位于支流上，病险水库占70%，防洪调节能力小。通肯河现有防洪堤标准低，年久失修，一些河段还处于不设防状态，穿堤建筑物不配套并大部分毁坏严重。堤防始建于1964年，逐年整修堤防长度41.2 km，尚未设防的还有20%，现有堤防不足10 a一遇，还有部分险工弱段。穿堤建筑物有8 座，完好的占25%。③人为对山区森林过度采伐、陡坡开荒等也是造成本流域发生洪水的原因，地面失去枝叶滞蓄截留降水的作用，造成土壤侵蚀，山洪更易发生。同时沿河耕地最上层为腐殖土，第二层为亚黏土沉积层，通透性差，垂直下渗弱，含蓄水量多，易成涝渍灾害。

2.3 洪水分析

通肯河流域洪水主要是暴雨或连续降雨形成的洪水，7月下旬—8月上旬是本流域降水集中期，暴雨导致河水经常猛涨。融雪和雨雪混合类洪水，多发生在4、5月份，水势平稳，造成的危害较小。洪峰形状一般为单峰型，1949—1999年共50 a洪水系列资料分析，一次洪水历时，在山区支流上，一般为7 ～10 d，干流上游约为15 d左右，下游则在30 d左右，干流洪水占50%以上，其次是支流汇入和坡水径流及平原排水流量。根据洪水分析，推算控制断面设计洪峰流量、坡水流量、平原排水流量，按水位、流量关系，绘制水面线。依据洪涝灾害，因害设防，建设以堤防为主的干流防洪工程体系，以截坡水排内水为主的排涝工程体系。

3 防洪排涝工程设计

3.1 堤防工程

通肯河干流各段堤防设计防洪标准为20 a一遇，工程级别为Ⅳ级，支流回水堤与干流防洪堤标准相同。防洪堤规划中尽量利用现有工程，对现有防洪堤不再进行大的改线处理，多数进行加高培厚，使之达到设计标准，对弯曲过大，水流不畅，易冲刷堤防的河段采取裁弯取直，对部分堤段或岸边迎风顶流，凹岸或堤防距离河边较近的险工段采取护岸工程措施。无堤段护岸顶高程以20 a一遇洪水位控制，有堤段护岸顶高程以堤外滩地地面高程控制。规划堤防总长度50.75 km，其中干流堤防46.3 km，分为主星、通北、新民、石泉、通河5 段堤防，除通河段为新建段外，其余堤段均为已有堤防进行续建加固，另有通肯河6－8 道沟回水堤4.45 km同时续建加固。

堤防设计方案包括计算:

3.1.1 设计断面洪峰流量

从水文图集中选定各断面以上流域重心的Cp、Cv 和CS=2.25CV，计算公式为:

式中，QP为设计洪峰流量，KP、K5%分别为设计频率和频率为20 a一遇的模比系数，CP为20 a一遇最大流量参数，F 为集雨面积。

3.1.2 计算断面设计水位

采用简化的恒定非均匀流公式为:

式中:H上、H下分别为上、下游水位，Q 为设计流量，K 为上下游断面平均流量模数，L 为上下游断面洪水间距。

3.1.3 计算堤防超高

计算公式为:

式中:Y 为设计堤顶超高，R 为设计波浪爬高，e 为计算点风壅水面高度，A 为安全加高。经计算堤防超高采用1.3 m。干流堤防按设计流量，水位和20 a一遇洪水标准，依据原有堤距，确定堤防高程。堤防为4 级，考虑堤身稳定、交通和防汛抢险要求，堤顶宽度确定为4 m，上下游边坡采用1∶3。

3.2 穿堤建筑物

穿堤建筑物主要考虑内水排放分区及排水口位置，根据内外水结合确定排水方式和建筑物数量。当排水区地势较陡，外河洪水位高时，排水的回水范围较小，可修建回水堤。对应通肯河堤段划分为2个排水分区，分别为北安一分区和二分区，集水面积246.77 km2，共规划穿堤建筑物18 处，其工程等级及防洪标准均同相应堤段。在设计中对流量较小的排水闸，采用涵洞式，型式为进口护砌段、穿堤段( 洞身段) ，消力池段、海漫段，洞身长视堤防断面确定，洞径尺寸综合考虑水力计算和检修要求;对流量较大的排水闸，采用开敞式，型式为进口干砌石护砌段，混凝土铺盖段、闸室段、消力池和海漫段，闸堤段上设交通桥，桥面宽与堤防顶宽相同。

3.3 坡水工程

排水区内的山区坡水可采取高水高排，内外分流的截流方式进行治理。坡水挖沟截流按5 a一遇设计，筑堤按10 a一遇设计。采用《水文图集》法，根据不同断面集水面积，仍以QP=CP×KP/K5%×F0.67计算坡水流量。布置截流沟、泄洪沟。

3.4 平原排水工程

平原旱田排水模数计算公式为:

式中:qd为旱田排水模数，Rp为设计径流深，t 为排涝历时( 取2 d) 。

利用不同土壤的降雨( P1+Pa) 、径流( R) 实测试验成果资料，绘制成( P1+Pa) ～R 关系线图进行查算，将查得的R值代入排水模数公式计算qd值。以排水模数和排内水5 a一遇设计标准，再推求排水量。布设排水干、支沟。

4 工程治理方案可行性

1) 防洪工程规划堤防50.75 km，充分考虑了现有防洪堤线，除了干流堤防5.1 km新选堤线外，其余都是在原堤线上续建加固，避免了修建堤防大量占用耕地，不增加实施难度，操作性强。

2) 建筑物位置本着排水分区尽量合并排水出口，以减少穿堤建筑物的数量，布局安全合理，又降低工程造价。坡水采取按汇水面积修截流沟，高水高排，避免山区坡水汇入平原区，形成外水淹浸平原区农田，加重内涝灾害。

3) 干流堤防效益显著，可防洪保护沿河的主星、通北、石泉3个乡镇和市兴东良种场的0.73 万hm2耕地，20个村屯，4万多人。堤防扩建和新建工程实施可以提高防洪标准，降低洪水、坡水对河岸的冲刷，有效控制水土流失。

［1］黑龙江省水利水电勘测设计研究院. 黑龙江省通肯河近期治理规划报告［R］. 哈尔滨:黑龙江省水利水电勘测设计研究院，2009.