佳木斯城市防洪英格吐河口闸站建设构想

王贵孝，吴明官

( 黑龙江省水利水电勘测设计研究院，哈尔滨150080)

0 引 言

为了贯彻落实《中共中央国务院关于加快水利改革发展的决定》( 中发［2011］1 号文)［1］和中央水利工作会议精神，即关于加快城市防洪排涝基础设施建设的具体部署，水利部决定开展新一轮城市防洪规划编制和修订工作，并下发了《加强城市防洪规划工作的指导意见》( 水规计［2011］649 号文)［2］，为此，黑龙江省水利厅组织黑龙江省水利水电勘测设计研究院等单位，正在进行哈尔滨市、齐齐哈尔市、佳木斯市、牡丹江市、大庆市等全国重点防洪城市的城市防洪规划编制工作。

在这种情况下，笔者紧密结合佳木斯市城市防洪排水工程现状及黑龙江省滨水城市建设及城区水系综合治理规划要求，特提出了佳木斯城市防洪英格吐河口闸站建设构想［3］。

1 河流概况

英格吐河是松花江右岸一级支流，流经佳木斯市城区西部，流域面积225 km2，主河道长度26 km，穿过红旗路后汇入松花江，其中:四丰山水库( 中型)坝址以上控制面积为88 km2，占全流域面积39%。

英格吐河( 河口称三岔口) 断面设计洪水，由经四丰山水库调蓄后的下泄流量与四丰山水库至三岔口区间洪水过程线叠加后求得。

英格吐河口—南湖段河道长度6.71 km，位于西部城区内。左右回水堤间距为150 ～280 m，主河槽宽度为10 ～30 m，两侧滩地宽度为140 ～250 m。

从英格吐河滩地高程来看，距河口1.0 km范围内，地势低洼，地面高程在77.8 ～81.3 m; 距河口1.0 ～7.0 km 河段，地势平坦，地面高程在81.3 ～81.6 m;距河口7.0 km以上河段，滩地突然变陡，地面高程由81.6 m过渡到83.0 m以上。

2 英格吐河口闸站工程任务

英格吐河口闸站工程位于英格吐河下游左右回水堤之间，主要工程任务为挡外水( 松花江干流洪水) 和城市排水( 英格吐河洪水、城区涝水) ，还可以作为佳木斯市西城区与中心城区之间沿松花江景观大道跨越英格吐河的交通枢纽。

3 英格吐河口闸站建设方案

在英格吐河流域内现有水利工程( 主要考虑四丰山水库和英格吐河左右岸回水堤) 的基础上，拟定如下的英格吐河口闸站建设方案。

方案1: 双库方案。即四丰山水库( 已建) 和南湖水库( 拟建) 方案或四丰山水库( 已建) 和河口蓄滞洪区( 拟建) 方案。

方案2:多库方案。即四丰山水库( 已建) 、南湖水库( 拟建) 、河口蓄滞洪区( 拟建) 方案。

3.1 双库方案

在充分利用现有中型水库( 四丰山水库) 的前提下，可建设南湖水库或河口蓄滞洪区。由于现有四丰山水库坝址处高程较高，所以南湖水库或河口蓄滞洪区作为相对独立的调蓄工程，因此，可采用单库调洪方法，确定各自的工程规模。

3.2 多库方案

仍然充分利用现有四丰山水库调蓄作用的情况下，可建设南湖水库和河口蓄滞洪区。由于南湖水库和河口蓄滞洪区为串联型蓄滞洪区，所以南湖水库的出流与河口蓄滞洪区库水位有着密切的联系，用函数关系表示为:

由于f( H上，H下) 为淹没出流的情况，故采用试算法来求解该函数关系。

式中: g 为南湖水库的泄流量，m3/s; H上为南湖水库库水位，m: H下为河口蓄滞洪区末端( 又称:库尾) 水位，m; f( H上，H下) 表示南湖水库的泄流量与南湖水库库水位H上、河口蓄滞洪区库尾水位H下，具有密切的函数关系。

4 设计标准

4.1 南湖水库

南湖水库位于佳木斯市区南部的上游区，属于小(1)型水库，坝高＜15 m，上下游水头差＜10 m，因此，按《防洪标准》GB 50201—94 规范中平原区确定设计洪水标准为20 ～50 a一遇，校核洪水标准为100 ～200 a一遇。

4.2 河口蓄滞洪区

河口蓄滞洪区位于南湖水库下游的英格吐河汇入松花江口以上，属于小( 1) 型蓄洪工程，坝高＜15 m，上下游水头差＜10 m，因此，确定设计洪水标准为20 a一遇，校核洪水标准为100 a一遇。

该蓄滞洪区内英格吐河治理标准为10 a 一遇( 挖河标准) ，河口闸挡松花江洪水防洪标准为100 a一遇，泄洪闸自排标准取10 a一遇洪水，抽水泵站强排标准取3 ～5 a一遇洪水。

5 串联蓄滞洪区调洪计算公式

串联蓄滞洪区连续洪水调节计算，仍采用联解水量平衡方程和下泄流量方程的方法。

5.1 南湖水库

5.2 河口蓄滞洪区

式中: QA1、QA2为南湖水库时段初末的入库流量，m3/s; QB1、QB2为南湖水库时段初末的出库流量，也是河口蓄滞洪区时段初末的入库流量，m3/s; QC1、QC2为河口蓄滞洪区时段初末的出库流量，m3/s;△V1、△V 分别为南湖水库、河口蓄滞洪区时段蓄变量; QB = f( H1，H2) 为南湖水库出库流量QB 是南湖水库库水位H1和河口蓄滞洪区库尾水位H2的函数; QC = f( H`2，H3) 为河口蓄滞洪区出库流量QC是河口蓄滞洪区坝前水位H`2和松花江干流水位H 3的函数;△t 为时段长。

备注:为了推求壅水建筑物下游的水位( H) ～流量( Q) 关系曲线，建议采用天然河道水面线计算方法，详细的方法具体见吴明官编写的《水文水资源论文汇编》中串联滞洪区调洪计算成果即可。

6 串联蓄滞洪区调洪方案

6.1 洪水系列法调洪计算

1) 四丰山水库历年洪水系列。根据暴雨—产流—汇流途径，推求历年各场次的洪水过程线Qij。

2) 四丰山水库～南湖水库区间历年洪水系列。

同样由暴雨—产流—汇流途径，推求历年各场次的洪水过程线Dij。

3) 四丰山水库历年泄流量系列。根据历年Qij成果，按四丰山水库调度原则进行洪水调节后，推求四丰山水库历年下泄流量过程线gij。

4) 河口蓄滞洪区下游松花江干流水位系列。根据佳木斯水文站实测水位资料，统计历年各场次洪水过程线相应的水位Hij系列后，再根据松花江干流水面比降，推求出蓄滞洪区出口断面水位H'ij。

5) 南湖水库历年入库洪水系列。根据四丰山水库历年下泄流量过程线gij和四丰山水库～南湖水库区间历年各场次的洪水过程线Dij，进行叠加后求得南湖水库历年入库洪水过程线Q'ij。

6) 洪水系列法串联蓄滞洪区调洪计算。根据上述推求的Q'ij、H'ij和串联蓄滞洪区调洪计算方法，分别推求南湖水库和河口蓄滞洪区的历年库水位、库容、下泄流量系列。

然后，对库水位系列进行频率计算后，推求相应的设计和校核洪水位。

6.2 典型年法调洪计算

6.2.1 四丰山水库设计洪水过程线

选择最恶劣的洪水过程线作为典型，推求设计和校核洪水过程线。

6.2.2 四丰山水库～南湖水库区间设计洪水过程线

同样采用典型年法，推求区间设计和校核洪水过程线。

6.2.3 四丰山水库下泄流量过程线

四丰山水库洪水调节后，可推求相应的设计和校核洪水的下泄流量过程线。

6.2.4 河口蓄滞洪区下游松花江干流水位

从佳木斯水文站实测水位资料中，对英格吐河防洪较不利的，而且相应南湖水库坝址以上典型洪水时间的水位过程线作为典型洪水位。

6.2.5 南湖水库设计洪水过程线

四丰山水库～南湖水库区间设计( 校核) 洪水过程线与四丰山水库相应的设计( 校核) 洪水的下泄流量过程线叠加后，可推求南湖水库入库设计( 校核)洪水过程线。

6.2.6 典型年法串联蓄滞洪区调洪计算

根据上述的南湖水库设计( 校核) 洪水过程线和河口蓄滞洪区下游出口断面典型洪水位和串联蓄滞洪区调洪计算方法，推求南湖水库和河口蓄滞洪区的设计( 校核) 库水位、库容、下泄流量。

6.3 采用成果

根据洪水系列法和典型年法串联蓄滞洪区调洪计算成果，采用其中较切合实际且较恶劣的成果作为推荐方案。

7 串联蓄滞洪区调度运用

7.1 河口蓄滞洪区

7.1.1 汛期洪水调度

每年进入汛期(7—8月) 后，若河口蓄滞洪区闸前库水位高于下游松花江干流水位时，则河口闸站的泄洪闸全部开启，按泄洪能力全力泄洪; 否则关闭泄洪闸后，若河口蓄滞洪区闸前库水位高于5 a一遇洪水位，则开启抽水泵站全力强排，同时要求河口蓄滞洪区库水位始终保持在正常蓄水位( 又称:景观水位) 左右为好。

当河口蓄滞洪区闸前库水位接近于城市排水标准10 a一遇洪水位时，蓄滞洪区内禁止游人行走，并要求泄洪闸和抽水泵站全力泄洪。

当河口蓄滞洪区闸前库水位接近于20 a一遇设计洪水位时，在泄洪闸和抽水泵站全力泄洪的基础上，适当增加临时泵站协助强排。

当河口蓄滞洪区闸前库水位接近于50 a一遇洪水位时，在泄洪闸和抽水泵站全力泄洪的基础上，关闭上游南湖水库泄洪闸后，尽量多增加临时泵站全力强排，同时要求左回水堤( 西城区防洪标准P =2%) 加强巡堤检查，并做好防洪抢险的准备工作。

当河口蓄滞洪区闸前库水位接近于100 a一遇校核洪水位时，在采取上述综合措施的基础上，应动员左回水堤防洪保护区内西城区居民转移的同时，全力进行防洪抢险工作，并要求右回水堤( 中心城区防洪标准P=1%) 加强巡堤检查，同时做好防洪抢险的准备工作。

7.1.2 非汛期景观用水调度运用

每年非汛期河口蓄滞洪区内的英格吐河主河槽，通过河口闸和各级混凝土自动翻板闸门，尽量保持正常的景观水位，并根据南湖水库的放流情况和英格吐河主河槽的换水需要，定期或不定期开启河口闸门进行控制正常蓄水位，目的就是满足英格吐河沿岸公园内的景观用水要求。

7.2 南湖水库

7.2.1 汛期洪水调度

每年进入汛期(7—8月份) 后，南湖水库坝前库水位严格控制在汛期限制水位附近，随时准备拦蓄坝址以上洪水。

若南湖水库坝上库水位高于坝下河口蓄滞洪区库尾水位和下游松花江干流水位时，则南湖水库的泄洪闸全部开启，全力泄洪，否则关闭泄洪闸，尽量多蓄洪，并减轻下游河口蓄滞洪区的防洪压力。

若南湖水库坝上库水位明显高于坝下河口蓄滞洪区库尾水位，而且河口蓄滞洪区坝前水位又低于下游松花江干流水位时，则根据河口蓄滞洪区的防洪情况，适当泄放洪水。

当南湖水库坝前库水位和河口蓄滞洪区闸前库水位接近于50 a一遇洪水位时，为了减轻下游河口蓄滞洪区( 含西城区和中心城区) 的防洪压力，关闭南湖水库泄洪闸，尽量多蓄洪和错峰。

当南湖水库坝前库水位接近于100 a一遇洪水位时，仍关闭南湖水库泄洪闸，继续蓄洪和错峰。

当南湖水库坝前库水位接近于200 a一遇校核洪水位时，为了确保南湖水库本身的防洪安全，逐渐开启泄洪闸，按过流能力全力泄洪。

7.2.2 兴利调度运用

南湖水库入库流量，主要由四丰山水库下泄流量、四丰山水库～南湖水库区间径流量和松花江补水量组成。

根据佳木斯市城市水系综合治理规划的水量平衡成果可知，每年丰水期和平水期，可合理利用四丰山水库和区间径流量即可。当遭遇枯水期时，大多数情况下，需要松花江补水才能满足城市水环境和景观用水需求。

南湖水库每年春季枯水期库水位尽量保持在正常蓄水位附近，尽量少放流和少换水; 夏季丰水期库水位控制在汛期限制水位附近，而且尽量多放流和常换水;秋季平水期库水位尽量回蓄至正常蓄水位附近，经常换水。

7.3 四丰山水库

严格按上级水行政主管部门批复的四丰山水库调度原则，进行兴利调度和防洪调度运用。下面简单介绍四丰山水库的概况。

四丰山水库位于佳木斯市区西南部四丰村附近的英格吐河上游，距主城区6.0 km左右，坝址以上流域面积88 km2，是一座以防洪、灌溉为主，兼顾旅游、水产养殖等综合利用的中型水库。

该水库始建于1957年，近几年消险加固工程已竣工，现有主体工程有拦河坝、竖井式溢洪道、取水塔和土质的非常溢洪道。该水库设计洪水标准为50 a一遇，校核洪水标准为1 000 a一遇，现状死水位为90.0 m，死库容90 万m3;正常蓄水位为94.3 m，相应库容620 万m3; 校核洪水位为96.56 m，校核总库容1 274 万m3。

四丰山水库下游英格吐河两岸已建堤防的防洪标准接近于10 a一遇洪水，经过该水库调蓄后，可使下游城区段防洪标准可以提高至20 ～100 a一遇洪水。水库设计水田灌溉面积460 hm2，水库正常养鱼水面面积2 000 hm2，多年平均产鱼量12 万kg/a。

该水库拦河坝为均质土坝，坝顶高程97.52 m，坝顶长度780 m，最大坝高11.35 m，上、下游坡比分别为1∶3 及1∶2.5。坝顶设有防浪墙，长度820m，墙顶高程98.2m。正常溢洪道为竖井式，位于土坝东端，溢洪口近似喇叭形，直径12 m，输水隧洞断面近似马蹄形，宽1.5 m，洞身长142 m，全部为钢筋混凝土结构。非常溢洪道位于土坝西端，由引水渠、自溃坝、挑流消能设施及尾水渠组成，全长950 m。输水洞孔口尺寸为1.2m ×1.8m，设上、中、下3 孔闸门，闸底高程分别为91.9、90.2 、87.0 m。

［1］中华人民共和国国务院. 中共中央国务院关于加快水利改革发展的决定［S］. 北京: 中华人民共和国国务院，2011.

［2］中华人民共和国水利部. 加强城市防洪规划工作的指导意见［S］. 北京:中华人民共和国水利部，2011.

［3］佳木斯市水利勘测设计研究院，长江勘测规划设计研究院上海分院. 黑龙江省滨水城市建设: 佳木斯城市水系综合治理规划报告［R］. 佳木斯:佳木斯市水利勘测设计研究院，上海:长江勘测规划设计研究院上海分院，2011.