沈阳水文站断面水情预警标准研究

王 妍

（辽宁省盘锦水文局，辽宁 盘锦 124013）

1 概述

浑河干流河长415.4km，流域面积11481km2。浑河洪水主要来源于沈阳以上的山丘区，沈阳的洪水主要来源于大伙房以上山区。沈阳水文站是辽河流域浑河干流最重要的控制站，始建于1934年，集水面积7919km2。该站水位流量关系为连时序绳套曲线。涨冲落淤，断面冲淤变化平稳，主要受流速影响。在受水库单独来水影响时，水位、流量呈梯形变化。

2 预警标准依据

根据《水情预警发布管理办法（试行）》规定，水情预警信号由预警等级、图标、标准3部分组成。水情预警按照洪水量级及其发展态势，由低至高分为4个等级，依次用蓝色、黄色、橙色、红色表示，即：洪水蓝色预警（小洪水）、洪水黄色预警（中洪水）、洪水橙色预警（大洪水）、洪水红色预警（特大洪水）。

参照《水情预警发布管理办法（试行）》规定，对于河道水文（位）站，当满足下列条件之一时，发布洪水蓝色预警：①水位（流量）接近警戒水位（流量）；②洪水要素重现期接近5年。

当满足下列条件之一时，发布洪水黄色预警：①水位（流量）达到或超过警戒水位（流量）；②洪水要素重现期达到或超过5年。

当满足下列条件之一时，发布洪水橙色预警：①水位（流量）达到或超过保证水位（流量）；②洪水要素重现期达到或超过20年。

当满足下列条件之一时，发布洪水红色预警：①水位（流量）达到或超过历史最高水位（最大流量）；②洪水要素重现期达到或超过50年。

3 沈阳水文站断面水情预警指标研究

3.1 洪水特征

沈阳站集水面积7919km2，1958年大伙房水库建成拦洪，水库集水面积5437km2，控制了沈阳站集水面积的68.5%。大伙房水库对浑河干流洪水的调蓄作用十分明显，“削峰错峰”显著。水库以下至沈阳站区间，有章党河、东洲河、古城河、连岛河、拉古河、牤牛河等支流注入。沈阳站洪水过程由大伙房水库放水、大伙房～沈阳区间来水两部分叠加组成。

大伙房水库建成以来，发生较大洪水的年份有1995，2005年。1995年为沈阳站建国来最大洪水年，受大伙房水库拦蓄影响，实测洪峰流量5010m3/s。如无水库调蓄，抚顺水文站将出现1.27万m3/s流量，沈阳水文站洪峰流量将为1.31万m3/s。大伙房水库的调蓄为下游错峰12h，消减洪峰50%。

2005年8月暴雨过程中，沈阳站实测洪峰流量3740m3/s。大伙房水库最大入库洪峰流量6040m3/s，最大3d洪量7.15亿m3。若无水库拦蓄洪水，沈阳站流量将达0.8万m3/s，水库削减洪峰达54%。

表1 沈阳水文站历史前10位洪水

3.2 频率洪水计算分析

沈阳站现有洪水频率分析成果为省院依据还原洪峰流量系列分析计算得到，不适用于以实测或预报流量为指标的水情预警。

本次以沈阳站实测流量系列为依据进行洪水频率分析。沈阳站现有实测资料系列为1935～1945年、1947～2013年。考虑到大伙房水库对洪水的调节影响，采用大伙房水库建成运行后的资料系列1959～2013年进行洪水频率分析。采用年最大值法选样，采用求矩适线法、绘线读点适线法、离差平方和最小优化适线法进行洪水频率分析，以皮尔逊Ⅲ型曲线配线。

结合辽宁省洪水特性，Cs/Cv值取2.5（辽宁水资源评价书中取2），分析结果如表2。

表2 沈阳站洪峰频率分析成果

其中，求矩适线法采用矩法粗估参数，固定Cs/Cv及均值，优化Cv；绘线读点适线法粗估参数后，固定Cs/Cv及均值，优化Cv；离差平方和最小优化适线法固定Cs/Cv=2.5，在一定范围内优化Cv及均值。

3.3 防汛相关工程调查情况

3.3.1 堤防工程

浑河沈阳城区段河道自上游沈抚交界的下伯官坝到下游大埃金屯，全长56.94km。1992年以来，沈阳市依据批复的有关规划设计陆续进行了防洪工程建设。

浑河右岸金家屯至浑河闸段长27.68km，现有右堤从1935年开始修建，1960年大水后又进行了整修，达到20年一遇防洪标准。1992年始，沈阳市经过3年对浑河右岸堤防进行了整修加固。目前马官桥至长大铁桥段长20.18km的堤防，高度已达4.0～7.5m，顶宽22～32m，一部分堤段已进行草皮护坡，具备防御300年一遇洪水的工程规模。同时，堤顶已修建了6车道的沥清路面，成为缓解市内交通拥挤的二环快速干线南段大堤路。长大铁路桥至浑河闸段右岸堤防，堤高已达6.0～7.5m，顶宽8～22m，可抵御300年一遇洪水。

左岸长青桥～浑河桥4.3km堤防作为应急工程现已建成，结构型式为混凝土箱型防洪墙，防洪标准为50年一遇，基础按百年设计。左岸其他各段仅有群众自发修建的断续小堤，高约1.0m，顶宽约70cm，防洪能力较低。

3.3.2 闸坝工程

在沈阳市浑河城市段内，现已建成拦河闸、坝7座，分别是下伯官拦河坝、干河子拦河坝、浑北拦河坝、王家湾橡胶坝、浑南拦河坝、砂山橡胶坝和浑河闸。7座拦河闸、坝分别在1959年至2004年之间建成。

浑南拦河坝因1995年洪水超过其设计防洪标准而被冲毁，于1996年汛前修复。下伯官拦河坝也在1995年洪水中被冲毁，于1997年汛前修复。干河子拦河坝分别在1994年和1995年洪水中被冲毁，于1996年汛后修复。

王家湾橡胶坝工程坝址位于干河子拦河坝下游6.86km处（王家湾子村附近），长401m，共6跨，坝高3.5m，由拦河橡胶坝、管理房等组成。橡胶坝基础为砂砾料填筑体，回水至干河子拦河坝消力坎前，回水长度7.0km，控制水面面积28.8万m2。

3.3.3 桥涵工程

浑河沈阳城市段现有桥梁13座，其中铁路桥4座，公路桥9座。另外有穿河建筑物八三隧道1座，修建时主要考虑战时交通需要；隧道下设有输油管道。这些桥、隧道成为连结两岸的纽带，但部分修建较早的桥梁引道较长，洪水时雍水严重、影响河道行洪，不能满足设计要求，需进行改扩建。目前工农桥已完成扩建，旧浑河桥也于2003年拆除。尚有东陵旧桥需进行改扩建。2003年在浑河沈阳段又修建了富民桥和高坎桥。

3.4 水情预警标准分析

3.4.1 防汛特征水位（流量）确定

根据《辽河流域（辽宁省）重要控制站特征水位研究报告》成果，浑河沈阳站警戒水位37.993m，在水位—流量曲线上查得相应流量1800m3/s；左岸保证水位41.483m，保证流量4939m3/s；右岸保证水位42.603m，保证流量6294m3/s。

3.4.2 预警标准分析

3.4.2.1 蓝色预警标准

依据水利部水文局《水情预警发布管理办法（试行）》，洪水蓝色预警标准阈值应接近警戒水位 （流量）。由辽宁省水利水电设计研究院《辽河流域（辽宁省）重要控制站特征水位研究报告》成果及沈阳站水位—流量关系曲线可知，沈阳站警戒流量1800m3/s。本次取1500m3/s为沈阳站洪水蓝色预警标准，其流量重现期为5年一遇。

此外，据沈阳站近年观测资料可知，测站附近浑河码头上水流量1700m3/s。据此分析，沈阳站洪水蓝色预警标准取1500m3/s是合理的。

3.4.2.2 黄色预警标准

依据《水情预警发布管理办法（试行）》，采用沈阳站警戒流量作为洪水黄色预警标准阈值。由辽宁省水利水电设计研究院特征水位成果及沈阳站水位—流量关系可知，沈阳站警戒流量1800m3/s。

3.4.2.3 橙色预警标准

《水情预警发布管理办法（试行）》推荐采用保证水位（流量）作为洪水橙色预警标准阈值。由辽宁省水利水电设计研究院成果可知，沈阳站左岸保证流量4939m3/s，右岸保证流量6294m3/s。考虑到沈阳站以下浑河干流暂无预警站点，沈阳站大水预警尚需适当考虑下游防汛工作需求。依据辽宁省水利厅《防洪调度新方法及应用》成果，浑河下游干流黄蜡坨水文站保证流量4000m3/s，邢家窝棚水文站保证流量4000m3/s。在大水时按不利条件，取洪峰沿程衰减系数为1，故以4000m3/s为沈阳站洪水橙色预警标准。

3.4.2.4 红色预警标准

依据《水情预警发布管理办法（试行）》，可选历史最大洪水洪峰流量或重现期为50年一遇的洪峰流量作为红色预警标准。考虑到沈阳市区河段防洪标准较高，预警标准可在50年一遇洪峰流量（3300m3/s）的基础上略有提高。本次以沈阳站左岸保证流量4939m3/s（取4940m3/s）为洪水红色预警标准。该流量接近大伙房水库建成以来（1959～2013年）沈阳站最大流量5010m3/s（1995年）。

4 合理性分析

为保证水情预警标准的科学、合理，项目中依据1959～2013年沈阳站实测洪水过程，对不同等级的水情预警指标阈值进行合理性分析。按照年最大值选样，统计1959～2013年间拟发布不同等级洪水预警的次数，并对重现期进行评估，如表3。

表3 预警指标合理性分析

［1］辽宁省水利厅.辽宁省水资源［M］.沈阳：辽宁科学技术出版社，2006.

［2］辽宁省水利厅.辽宁水资源管理［M］.沈阳：辽宁科学技术出版社，2006.

［3］辽宁省水利厅.防洪调度新方法及应用［M］.北京：中国水利水电出版社，2007.

［4］辽宁省水文水资源勘测局.2010年辽宁省雨情水情［M］.沈阳：辽宁科学技术出版社，2011.

［5］辽宁省水文水资源勘测局.辽宁省防汛水情手册［K］.沈阳：辽宁科学技术出版社，2012.