卡伦山水文站防汛特征水位修订分析

刘阳明，王化鑫，唐永美，关 鑫

（松辽水利委员会水文局黑龙江上游水文水资源中心，黑龙江 黑河164300）

1 问题的提出

2000年以前，黑龙江干流沿岸中国侧堤防工程主要以天然堤防和土坝堤防为主，城市河段也多是在天然河道基础上进行块石衬砌护岸，防洪标准较低，防汛特征水位确定的标准也相对较低。近些年随着国民经济和水利事业的发展，国家对堤防防护工程的投入逐步加强，黑龙江干流沿岸堤防工程建设得到很大改善，堤防工程的防洪标准得到普遍提高，位于黑龙江中上游的卡伦山水文站于1978年建站并确定的防汛特征水位已与防洪工程现状不相匹配。2013年6月上旬，卡伦山站出现5年一遇的洪水，洪峰流量17 500 m3/s，洪峰水位123.95 m，洪峰水位已超该站保证水位0.14 m，水位数据本应表明当地防洪工作应进入紧张状况，但实际情况是，卡伦山站附近江段堤防仅开始全面临水，堤防未有任何险情，卡伦山站上游26 km 的黑河水位站当时还处于警戒水位以下。2013年8月中旬，卡伦山站出现20年一遇洪水，洪峰水位达126.05 m，超保证水位2.24 m，该站防汛预警区域内堤防未出现垮坝、漫堤现象。卡伦山站暴露出防洪特征水位不能反映堤防工程状况的问题，所以要依据卡伦山水文站预警区内的防洪工程建设情况及相关水文资料，重新修订警戒水位和保证水位，确定符合实际情况的防洪特征水位。

2 测站基本情况

卡伦山水文站位于黑龙江干流黑河市下游26 km，结雅雅河河口下游18.9 km，俄罗斯格罗台科沃水文站下游4.2 km 处。集水面积72.5 万km2，至河口距离1 899 km，是国家重要水文站和中央报汛站。卡伦山水文站测验河段顺直，长约2 500 m，深槽偏于右岸，平水时河宽约900 m，河床为沙卵石组成，断面冲淤变化不大。基本水尺断面上游2 000 m 处有卡伦山岛。河道比降为1.00×10-4，天然河道糙率为0.026。水位流量关系为单一关系曲线。水文站高程系统采用国家85 基准高程系统。黑龙江支流结雅河上游650 km 处有座结雅水库，总库容873 亿m3，总装机容量129万kW，1975年开始蓄水发电。

卡伦山水文站洪水来源主要是黑龙江干流上游和结雅河来水组成。年最大洪峰多发生在7—9月，少数年份发生在5，6月或者10月；一次洪水历时较长，从起涨至回落平需20～40 d；洪峰流量大，洪峰多为单峰型，有时也有双峰型，洪峰形状为矮胖型。自1872—2013年间发生大于20 000 m3/s的洪水共17 次，其中4 次以结雅河来水位主，4 次以黑龙江上游来水为主，其余9 次为共同来水。

根据卡伦山水文站上游结雅河和下游胜利屯水位站的位置分布，确定卡伦山水文站防汛预警区间为长发屯至孙吴县沿江乡，区间航道里程101.8 km，防洪保护目标为黑龙江干流沿江的四嘉子乡、爱辉镇、红色边疆农场、沿江乡等共计20 个乡镇村屯，人口总数约为2 万人。

卡伦山水文站预警区堤防工程包括小乌斯力、黄旗营子、坤河堤防、大五家子、四季屯五段堤防工程，堤防总长61 km，堤防顶宽3.0～6.0 m，迎水坡边坡1∶1～1∶6，背水坡边坡1∶1～1∶3，堤高3.0～7.0 m，堤顶高程129.70～119.17 m，防洪标准为10年一遇，堤防级别为四级。防汛预警区域的防洪堤坝为粉质粘土细沙基土堤，堤基、堤身无防渗措施，堤防大流冲顶点等险工弱段已消险加固。

3 洪水设计成果

2013年黑龙江特大洪水后，为加快黑龙江干流堤防工程建设，保证度汛安全，2013年12月，黑龙江省水利厅组织编制了《黑龙江省黑龙江干流堤防应急度汛工程初步设计报告》，并通过了水利部松辽水利委员会的审查。审查意见明确黑龙江干流各站设计洪水按洪水水位系列（包括凌汛洪水位）排频计算，并且确定了干流各站设计洪水成果。鉴于设计洪水成果已通过审查，并且近期黑龙江干流堤防工程将依此设计，为与今后堤防工程相衔接，此次防洪特征值修订分析工作采用此分析的设计洪水成果。

4 高程联测及2013年洪水水面线测量

根据卡伦山水文站及防汛预警范围调查资料，对卡伦山水文站、防汛预警区域的堤防工程顶部、临水及背水堤脚进行联测。同时，开展黑龙江干流卡伦山水文站防汛预警区域河段2013年洪水水面线调查与测量工作。整个外业测量采用莱卡GS14 GNSS 全球定位接收机进行，利用区域GPS 点进行平面和高程联测及洪痕测量，最远碎步点和已知控制点距离小于5 km,每点观测时间大于3 min，高程误差小于±0.040 m。

5 2013年洪水对防汛预警区域影响情况

2013年7月末以来，受上游连续强降雨和额尔古纳河、额木尔河、盘古河、呼玛河及俄罗斯结雅河来水影响，黑龙江干流卡伦山段水位持续上涨，黑龙江沿岸孙吴、逊克、爱辉区3 个县（区）相继有堤防出现渗水和管涌，预警区域内砖窑村至黄旗营子段，坤河段，红色边疆至下马场十连段，四季屯至小桦树林子段，沿江至胜利屯段出现渗水和管涌。受洪水持续影响，地方防汛部门根据当地堤坝情况，下马厂、四季屯、大小桦树林子、沿江、东霍尔莫金、胜利屯的村民提前转移。黑逊国防公路头道沟、坤河大桥、砖窑村等多处公路出现过水险情，交通中断。此次洪水，由于卡伦山水文站预警范围内，防汛抢险人员较早投入，险工段大型机械的使用，而未出现决堤现象及因洪水产生的生命安全问题。

6 防汛特征水位修订分析

卡伦山水文站基本断面的水位可反映防汛预警区内的水情，对防汛预警区内的防汛工作有重要的指导意义。卡伦山水文站原警戒水位213.31 m，为重现期约3年一遇的常遇洪水，原保证水位213.81 m，为重现期不足5年一遇洪水。近年来随着沿江防洪工程逐年整治和加固，其防汛特征水位已不能反映河堤实际防洪能力及预警区域汛情危机程度。

根据卡伦山水文站预警区内的防洪工程建设情况及防洪工程测量成果，警戒水位的确定是以堤防普遍临水、堤脚威胁较大的洪水需要加强堤防巡查和重现期5年一遇洪水为依据，警戒水位修订为124.31 m。

卡伦山水文站防汛预警区域内农村段堤防均为民堤，虽然过去曾按4 级堤防进行过设计，但由于当时水文资料系列较短，设计标准较低，且预警区域内堤防工程为土堤，建于21 世纪70 至80年代,抵御洪水能力较弱，高洪水期河段较长时间持续高水位运行，对于土质的堤坝会产生突发险情。根据防汛预警区域内的水务局介绍，该江段附近堤防现状防洪能力一般只有10年一遇左右。2013年8月，卡伦山水文站洪峰水位为126.05 m，该水位对应的洪水频率约为20年一遇，洪水期间虽没有出现漫坝和决口现象，但多处河段有渗漏、管涌现象。结合堤防工程测量成果，依据保证水位确定原则，拟以卡伦山站10年一遇的洪水位125.14 m，作为该站保证水位。经核算，该水位下防洪堤防多数超高大于2.00 m，局部堤防超高稍小，但也不低于1.65 m，防洪工程能够保障防汛预警区域内防洪安全。

［1］ 黑龙江省水利水电勘测设计研究院.黑龙江省黑龙江干流堤防应急度汛工程初步设计报告［R］.2013.