常庄水库超标洪水风险及应对措施

杨好周

（郑州市常庄水库管理处）

1 引言

常庄水库位于淮河流域沙颍河水系贾鲁河支流贾峪河下游，控制流域面积82 km2，总库容1 708万m3，兴利库容914万m3，是一座以防洪减灾、城市应急供水及生态保护为主要职能的按大型管理的重点中型水库。据预测2020年汛期区域性暴雨洪水重于常年，一个流域或者几个流域同时发生大洪水的可能性增大，常庄水库发生超标洪水的概率也随之增加。随着郑州国家中心城市建设的推进，常庄水库的防洪位置愈加重要，因此，制定常庄水库遭遇超标洪水的应对措施是十分必要的。

2 洪水风险分析

2.1 现状防洪标准

常庄水库设计洪水标准为100 a一遇，校核洪水标准为5 000 a一遇，水库主要泄洪建筑物为溢洪道及输水洞。溢洪道原为开敞式无闸控制自由泄洪，底板高程低于水库20 a一遇洪水位，为满足20 a一遇以下洪水不下泄的《郑州城市防洪规划》要求，水库除险加固过程中修建了溢洪道控制闸。常庄水库除险加固后不同频率调洪演算成果见表1。

表1 不同频率调洪演算成果表

2.2 超标洪水成因分析

常庄水库受大气环流季节变化影响，降雨多以暴雨形式出现，年降水主要集中在夏季7-9月，约占全年降水量的七成，且年内年际分布不均。流域内洪水由暴雨形成，变化受暴雨影响暴涨陡落，变差很大。据1954-2005年贾鲁河常庄水库实测资料统计，贾鲁河最大洪峰流量约为最小的190 倍，年最大24 h洪量约为最小的36倍。从暴雨洪水特点分析发生超标洪水的情况：①突发超标降雨：由于常庄水库控制流域面积较小，当出现高强度短历史的暴雨时，在上游河道并无较大有效径流产生的情况下，累计净雨可能直接导致库容快速增长，水位急剧升高达到或超过校核标准。②长期高水位运行：大范围长历时的前期降雨，导致流域土壤饱和，降雨在上游河道形成有效径流，出现超标洪水过程。

2.3 溃坝影响分析

常庄水库地处丘陵与平原的过渡区，大坝为均质土坝且坝体较长，超标洪水有可能造成大坝溃决，会对下游两岸辖区、南水北调中线工程总干渠、贾鲁河综合治理工程以及陇海、京广铁路干线、连霍高速等重点保护对象造成极大破坏，危及人民群众的生命财产安全。依据《郑州市常庄水库防洪抢险应急预案》中的溃坝模型，计算出不同标准坝址处的溃坝流量及下游淹没面积见表2。

表2 不同标准坝址溃坝流量及下游淹没面积表

3 存在的主要防洪安全问题

①常庄水库2009-2013年进行了除险加固，工程隐患已基本消除，2019 年大坝安全评价结果表明：水库工程质量合格、运行管理规范、整体安全可靠，能按设计标准正常运行。但渗流安全为B级，且主要建筑物未经大洪水、高水位的考验，若遇超标洪水，水库依然有发生险情的可能性。

②常庄水库水位在校核洪水位及以下时，通过自身调节能够安全泄洪，洪水对大坝不会造成危害性影响。但由于南院办公区高程在设计洪水位与校核洪水位之间，库水位达到设计标准且持续上涨时，洪水将淹没南院办公区部分楼层，并有从大坝右岸坝头漫溢北院办公区的风险。

③常庄水库承担南水北调储水功能，且水库下游贾鲁河治理工程、贾峪河生态治理工程及地铁6号线等多处项目正在或计划施工，造成河道现状行洪能力有限，将对水库超标洪水状况下的泄洪带来更大挑战。

4 应对措施

4.1 保障与演练

完善各项应急保障。依据机构改革事权划分，成立以行政首长为核心、分级分部门负责的防汛指挥机构；每年通过召开水库防汛工作会议，确保各成员单位及抢险队伍责任落实到位；按照《防汛物资储备定额编制规程》规定的储备定额和需要，结合防汛经费情况，在主汛期到来之前补齐备足各类防汛物资；严格落实汛期24 h值班值守和领导带班制度，保证防汛通信畅通；加强联合联动，做好交通、卫生防疫、生活物资等方面的保障措施。

开展超标洪水防御演练。针对水库存在的主要防洪安全问题，有计划地进行开闸泄洪、联合调度、工程抢险及办公区抢险等单项或多项综合演练，及时总结问题积累实战经验，不断修订完善超标洪水防御预案，提升对超标洪水事件的响应效率及应对能力。

4.2 监测与预警

工程监测及水文观测常态化。常庄水库监测自动化系统采用分布式监测，可以对主坝、溢洪道及输水洞关于变形和渗流等项目进行自动监测、数据自动传输，且所有监测参量均能实现人工比测。水库上游共设5个配备遥测雨量计的雨量站，2005-2006年修建的常庄水文站能实现雨情、水情及汛情的准确观测。除做好监测设施的定期维护，还应加强对重点部位的定期人工巡查。

建立超标洪水预报预警机制。科学的预警机制建立在常态化监测及准确的洪水预报方法之上，目前常庄水库缺乏基于水文模型的精准预报方案，可依靠水位库容曲线推求库容增长量反向判断洪水大小，并依据库水位距离不同标准水位（汛限水位、20 a一遇水位、设计洪水位、校核洪水位）的涨幅，适时发布洪水基础预警和超标预警。

4.3 调度与抢险

严格执行汛期调度运用计划。根据水文年的水量丰枯预测情况，非汛期提前采取预泄腾库的方式，最大程度提升水库的拦洪能力；汛期严格执行河南省防汛抗旱指挥部当年批准的《常庄水库汛期调度运用计划》，依据实时或预测水位，确定不同情况下的调度方案；加强与南水北调中线工程、贾鲁河、尖岗水库的信息共享和联合会商，制定流域内水利工程联合调度方案；当预测超标洪水的发生概率极大时，若需采取非常泄洪方式，应提前按权限报备并获得审批。

做好应急抢险技术支撑工作。当库水位达到或超过校核洪水位时，可能出现坝体渗水、管涌、塌坑、溃坝及输水洞漏水垮塌、溢洪道闸室失稳、闸门启闭故障等各种突发险情，每年应及时修订完善《郑州市常庄水库防洪抢险应急预案》中已有的抢险技术措施，细化填筑子堤、土工膜截渗、沟槽开挖、回填土料、反滤导渗等抢险步骤，定期做好放水泄洪设施的备用发电机组、机件的维护保养，落实北院办公区防洪抢筑子堤的预订线路及步骤，以保证水库工程及临时应急指挥场所的安全。

4.4 人员转移安置

依据校核标准溃坝分析结果，拟定超标洪水情况下的人员转移安置方案。当常庄水库遭遇超标洪水且有溃坝风险时，常庄水库防汛指挥部应立即报请市防汛抗旱指挥部，由市防汛抗旱指挥部协调人民政府和各防汛机构组织运作，按沿垂直河道方向向两岸较高级别公路和高地转移的原则，安全有序开展转移、安置的具体工作。

5 结语

超标洪水防御对水库安全度汛尤为重要，建立健全超标洪水的防御预案和应对机制具有十分重要的意义。发生超标洪水会对下游带来极大风险，进一步细化抢险技术措施、健全联合调度机制、提高应急响应能力，才能更好地发挥常庄水库的防洪效益和社会效益。