常莊水庫超標洪水風險及應對措施

楊好周

（鄭州市常莊水庫管理處）

1 引言

常莊水庫位于淮河流域沙潁河水系賈魯河支流賈峪河下游，控制流域面積82 km2，總庫容1 708萬m3，興利庫容914萬m3，是一座以防洪減災、城市應急供水及生態保護為主要職能的按大型管理的重點中型水庫。據預測2020年汛期區域性暴雨洪水重于常年，一個流域或者幾個流域同時發生大洪水的可能性增大，常莊水庫發生超標洪水的概率也隨之增加。隨著鄭州國家中心城市建設的推進，常莊水庫的防洪位置愈加重要，因此，制定常莊水庫遭遇超標洪水的應對措施是十分必要的。

2 洪水風險分析

2.1 現狀防洪標準

常莊水庫設計洪水標準為100 a一遇，校核洪水標準為5 000 a一遇，水庫主要泄洪建筑物為溢洪道及輸水洞。溢洪道原為開敞式無閘控制自由泄洪，底板高程低于水庫20 a一遇洪水位，為滿足20 a一遇以下洪水不下泄的《鄭州城市防洪規劃》要求，水庫除險加固過程中修建了溢洪道控制閘。常莊水庫除險加固后不同頻率調洪演算成果見表1。

表1 不同頻率調洪演算成果表

2.2 超標洪水成因分析

常莊水庫受大氣環流季節變化影響，降雨多以暴雨形式出現，年降水主要集中在夏季7-9月，約占全年降水量的七成，且年內年際分布不均。流域內洪水由暴雨形成，變化受暴雨影響暴漲陡落，變差很大。據1954-2005年賈魯河常莊水庫實測資料統計，賈魯河最大洪峰流量約為最小的190 倍，年最大24 h洪量約為最小的36倍。從暴雨洪水特點分析發生超標洪水的情況：①突發超標降雨：由于常莊水庫控制流域面積較小，當出現高強度短歷史的暴雨時，在上游河道并無較大有效徑流產生的情況下，累計凈雨可能直接導致庫容快速增長，水位急劇升高達到或超過校核標準。②長期高水位運行：大范圍長歷時的前期降雨，導致流域土壤飽和，降雨在上游河道形成有效徑流，出現超標洪水過程。

2.3 潰壩影響分析

常莊水庫地處丘陵與平原的過渡區，大壩為均質土壩且壩體較長，超標洪水有可能造成大壩潰決，會對下游兩岸轄區、南水北調中線工程總干渠、賈魯河綜合治理工程以及隴海、京廣鐵路干線、連霍高速等重點保護對象造成極大破壞，危及人民群眾的生命財產安全。依據《鄭州市常莊水庫防洪搶險應急預案》中的潰壩模型，計算出不同標準壩址處的潰壩流量及下游淹沒面積見表2。

表2 不同標準壩址潰壩流量及下游淹沒面積表

3 存在的主要防洪安全問題

①常莊水庫2009-2013年進行了除險加固，工程隱患已基本消除，2019 年大壩安全評價結果表明：水庫工程質量合格、運行管理規范、整體安全可靠，能按設計標準正常運行。但滲流安全為B級，且主要建筑物未經大洪水、高水位的考驗，若遇超標洪水，水庫依然有發生險情的可能性。

②常莊水庫水位在校核洪水位及以下時，通過自身調節能夠安全泄洪，洪水對大壩不會造成危害性影響。但由于南院辦公區高程在設計洪水位與校核洪水位之間，庫水位達到設計標準且持續上漲時，洪水將淹沒南院辦公區部分樓層，并有從大壩右岸壩頭漫溢北院辦公區的風險。

③常莊水庫承擔南水北調儲水功能，且水庫下游賈魯河治理工程、賈峪河生態治理工程及地鐵6號線等多處項目正在或計劃施工，造成河道現狀行洪能力有限，將對水庫超標洪水狀況下的泄洪帶來更大挑戰。

4 應對措施

4.1 保障與演練

完善各項應急保障。依據機構改革事權劃分，成立以行政首長為核心、分級分部門負責的防汛指揮機構；每年通過召開水庫防汛工作會議，確保各成員單位及搶險隊伍責任落實到位；按照《防汛物資儲備定額編制規程》規定的儲備定額和需要，結合防汛經費情況，在主汛期到來之前補齊備足各類防汛物資；嚴格落實汛期24 h值班值守和領導帶班制度，保證防汛通信暢通；加強聯合聯動，做好交通、衛生防疫、生活物資等方面的保障措施。

開展超標洪水防御演練。針對水庫存在的主要防洪安全問題，有計劃地進行開閘泄洪、聯合調度、工程搶險及辦公區搶險等單項或多項綜合演練，及時總結問題積累實戰經驗，不斷修訂完善超標洪水防御預案，提升對超標洪水事件的響應效率及應對能力。

4.2 監測與預警

工程監測及水文觀測常態化。常莊水庫監測自動化系統采用分布式監測，可以對主壩、溢洪道及輸水洞關于變形和滲流等項目進行自動監測、數據自動傳輸，且所有監測參量均能實現人工比測。水庫上游共設5個配備遙測雨量計的雨量站，2005-2006年修建的常莊水文站能實現雨情、水情及汛情的準確觀測。除做好監測設施的定期維護，還應加強對重點部位的定期人工巡查。

建立超標洪水預報預警機制。科學的預警機制建立在常態化監測及準確的洪水預報方法之上，目前常莊水庫缺乏基于水文模型的精準預報方案，可依靠水位庫容曲線推求庫容增長量反向判斷洪水大小，并依據庫水位距離不同標準水位（汛限水位、20 a一遇水位、設計洪水位、校核洪水位）的漲幅，適時發布洪水基礎預警和超標預警。

4.3 調度與搶險

嚴格執行汛期調度運用計劃。根據水文年的水量豐枯預測情況，非汛期提前采取預泄騰庫的方式，最大程度提升水庫的攔洪能力；汛期嚴格執行河南省防汛抗旱指揮部當年批準的《常莊水庫汛期調度運用計劃》，依據實時或預測水位，確定不同情況下的調度方案；加強與南水北調中線工程、賈魯河、尖崗水庫的信息共享和聯合會商，制定流域內水利工程聯合調度方案；當預測超標洪水的發生概率極大時，若需采取非常泄洪方式，應提前按權限報備并獲得審批。

做好應急搶險技術支撐工作。當庫水位達到或超過校核洪水位時，可能出現壩體滲水、管涌、塌坑、潰壩及輸水洞漏水垮塌、溢洪道閘室失穩、閘門啟閉故障等各種突發險情，每年應及時修訂完善《鄭州市常莊水庫防洪搶險應急預案》中已有的搶險技術措施，細化填筑子堤、土工膜截滲、溝槽開挖、回填土料、反濾導滲等搶險步驟，定期做好放水泄洪設施的備用發電機組、機件的維護保養，落實北院辦公區防洪搶筑子堤的預訂線路及步驟，以保證水庫工程及臨時應急指揮場所的安全。

4.4 人員轉移安置

依據校核標準潰壩分析結果，擬定超標洪水情況下的人員轉移安置方案。當常莊水庫遭遇超標洪水且有潰壩風險時，常莊水庫防汛指揮部應立即報請市防汛抗旱指揮部，由市防汛抗旱指揮部協調人民政府和各防汛機構組織運作，按沿垂直河道方向向兩岸較高級別公路和高地轉移的原則，安全有序開展轉移、安置的具體工作。

5 結語

超標洪水防御對水庫安全度汛尤為重要，建立健全超標洪水的防御預案和應對機制具有十分重要的意義。發生超標洪水會對下游帶來極大風險，進一步細化搶險技術措施、健全聯合調度機制、提高應急響應能力，才能更好地發揮常莊水庫的防洪效益和社會效益。