永定河屈家店洪水流量減小的原因分析

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　摘 要：2000年修訂永定河防洪規(guī)劃提出的100年一遇洪水屈家店最大流量為1800m³/s，較原規(guī)劃的2200m³/s減小了400m³/s.主要原因一是控制官廳山峽洪水的方案，由建三家店水庫改為建滯洪水庫；二是設計洪水減小；三是洪水演進計算范圍加大。

　　關鍵詞：永定河 屈家店 洪水流量 防洪規(guī)劃

　　永定河上游兩大支流桑干河、洋河在河北省懷來縣朱官屯匯合后稱永定河，注入官廳水庫，水庫控制流域面積43400km²，占山區(qū)面積的96％。出官廳水庫，經官廳山峽，于三家店進入平原。三家店以下習慣上分為四段：

　?、偃业?mdash;盧溝橋段河道長17km.

　?、诒R溝橋—梁各莊段河道長約57km，兩岸均有堤防，河槽寬度250～3600m，河道縱坡為1/1000～1/2500，在盧溝橋下游，永定河右側灘地上，正在修建永定河滯洪水庫。

　　③梁各莊—屈家店為永定河泛區(qū)，在永定河中下游起緩洪沉沙作用，主河道長約67km，總面積約500km².

　?、芮业?mdash;北塘為永定新河，全長62km，上游來水大部分由永定新河入海。

　　1、永定河洪水總體安排

　　1.1 永定河設計洪水

　　永定河三家店基本是山區(qū)和平原的分界點。因此，三家店既是上游山區(qū)洪水的控制斷面，也是中下游防洪的設計代表斷面。三家店設計洪水由官廳山峽洪水和官廳以上洪水組成。其地區(qū)組成為官廳山峽與三家店同頻率，官廳水庫以上相應。

　　1.2 洪水安排

　　永定河流域防洪體系按100年一遇洪水標準設防。官廳水庫控制了官廳以上流域內的洪水，遇100年一遇及以下洪水，水庫控泄600m³/s.水庫下泄洪水與官廳山峽洪水匯合后經三家店進入平原。遇100年一遇及以下洪水：盧溝橋攔河閘控泄2500m³/s，2500m³/s及以下洪水經永定河河道下泄；超過2500m³/S部分經小清河分洪閘入大寧水庫和滯洪水庫，經水庫滯蓄，當永定河發(fā)生100年一遇洪水時，大寧水庫下泄214m³/s入小清河。

　　盧溝橋攔河閘下泄的洪水，經盧溝橋至梁各莊河道，由梁各莊進入永定河泛區(qū)。永定河泛區(qū)承擔“緩洪、沉沙、削峰”任務。永定河洪水匯天堂河、龍河澇水經泛區(qū)滯洪、沉沙后，分別由永定新河和北運河入海。

　　2、屈家店設計洪水流量

　　2.1 原規(guī)劃成果

　　1970年，原海河院在永定新河設計時，對泛區(qū)進行了調蓄，計算調算結果為，50年一遇和100年一遇洪水，泛區(qū)出口屈家店洪水流量分別為1800m³/s和2200m³/s.80年代編制海河流域綜合規(guī)劃時，沿用了這一成果。

　　2.2 本次規(guī)劃成果

　　1999～2000年編制海河流域防洪規(guī)劃（簡稱“修訂防洪規(guī)劃”）時，根據流域洪水的總體安排，采用最新水文成果和一、二維嵌套的非恒定流數學模型進行洪水演進計算。計算結果為100年一遇洪水，屈家店最大洪水流量為1800m³/s.100年一遇洪水，兩次規(guī)劃采用的屈家店最大洪水流量分別為2200m³/s和1800m³/s，相差400m³/s，新成果減小了18％。

　　3、屈家店洪水流量減小的原因

　　3.1 洪水總體安排的影響

　　1966年原水利電力部海河勘測設計院編制了《海河流域防洪規(guī)劃》（草案），提出了“上蓄、中疏、下排、適當地滯”的防洪治理方針。永定河官廳水庫控制官廳以上洪水，遇50年一遇及以下洪水控泄600m³/s.為控制官廳山峽洪水，規(guī)劃在山峽出口附近修建三家店水庫。三家店水庫總庫容為1.9億m³，遇100年一遇及以下洪水水庫控泄2500m³/s，可不向小清河流域分洪，全部由永定河河道承泄，經梁各莊進入泛區(qū)滯蓄。永定新河設計時，泛區(qū)的調蓄計算就是依據以上的洪水總體安排。

　　官廳水庫最近一次加固后，對下游河道的防洪情況有所改善，遇100年一遇及以下洪水，控泄600m³/s.因原規(guī)劃修建的三家店水庫已不具備實施的條件，后來提出的陳家莊水庫也因種種原因在近期內難以實施。“修訂防洪規(guī)劃”中，將控制官廳山峽洪水的方案改為，在盧溝橋下游永定河右側灘地上，修建永定河滯洪水庫，水庫防洪庫容為4389萬m³（稻田、馬場兩庫總庫容）。遇100年一遇及以下洪水，盧溝橋攔河閘控泄2500m³/s，2500m³/s及以下洪水由永定河河道承泄。超過2500m³/s部分，經小清河分洪閘進入大寧水庫和滯洪水庫滯蓄，在泛區(qū)滯洪期間滯洪水庫不向泛區(qū)退水。100年一遇洪水的滯洪水量為8000萬m³.

　　由上述可見，兩次規(guī)劃關于洪水的總體安排主要不同點在于控制山峽洪水的方案不同，這種不同直接影響進入泛區(qū)的水量，進而影響了屈家店的洪水流量。三家店水庫控制官廳山峽洪水，因水庫位于山峽出口且防洪庫容較大，可將100年一遇洪水過程削減到不超過2500m³/s，并全部由永定河河道進入泛區(qū)滯蓄。滯洪水庫因其位于盧溝橋樞紐下游且屬于旁側水庫，超過2500m³/s部分由小清河分洪閘分入大寧水庫和滯洪水庫的水量，至少在泛區(qū)滯洪期間不進入泛區(qū)。因此，兩個方案進入泛區(qū)的水量和過程不同。水量大、較大流量持續(xù)時間長，則泛區(qū)滯洪水位高，出口流量大；水量小、較大流量持續(xù)時間短，則泛區(qū)滯洪水位低，出口流量小。

　　3.2 水文成果的影響

　　1970年設計永定新河時，泛區(qū)調蓄計算采用的三家店設計洪水為1964年原水電部北京院成果（稱“老成果”），“修訂防洪規(guī)劃”采用的三家店設計洪水為1993年天津院成果（稱“新成果”），新成果比老成果小。50年一遇洪水最大5d洪量新成果9.63億m³，老成果為12.23億m³，新成果較老成果減小了21％；100年一遇洪水最大5d洪量新成果為12.08億m³，老成果為15.04億m³，新成果較老成果減小了20％。采用老水文成果，加上有三家店水庫方案的調蓄作用，100年一遇以下老成果偏大的洪量全部進入泛區(qū)是造成屈家店出流量偏大的主要原因。

　　3.3 計算范圍的影響

　　永定河洪水的傳播演進范圍為：三家店至北塘河口，共約203km，其中屈家店以上為141km.1970年永定新河設計時，泛區(qū)調蓄計算的范圍為梁各莊至東州（位于屈家店上游約15km），即計算時只考慮了52km泛區(qū)的調蓄作用，沒有考慮三家店至梁各莊段74km河道和東州以下15km泛區(qū)的調蓄作用。“修訂防洪規(guī)劃”時的計算范圍為三家店至屈家店的全部范圍，調蓄范圍加大，使得出口屈家店的計算流量減小。

　　3.4 關于計算方法的驗證

　　1970年永定新河設計時，泛區(qū)調蓄計算采用恒定非均勻流推水面線與河道分段調洪相結合方法。

　　“修訂規(guī)劃”時，采用河網一、二維非恒定流數學模型。描述河道水流運動采用一維圣維南方程組，描述泛區(qū)水流采用二維淺水運動方程。

　　有人提出，屈家店流量減小是否與計算方法不同有關，為此，曾做過如下驗證：兩次規(guī)劃成果除計算方法不同外，計算條件主要有三點不同，即官廳山峽洪水的控制方案不同、設計洪水不同和計算范圍不同。驗證計算采用本次的洪水演進計算方法，即一、二維非恒定流數學模型；計算條件采用原規(guī)劃的條件，即控制官廳山峽洪水采用三家店建庫方案，水文成果采用1964年北京院成果，計算范圍從梁各莊到屈家店（讀取東州成果）。

　　以上分析和驗證計算表明，三家店設計洪水減小了20％，滯洪水庫方案又滯蓄了8000萬m³水量，使得進入泛區(qū)的水量減少了30％～40％，再加上調蓄范圍的加大，三個方面均導致屈家店流量減小。驗證計算結果說明不同計算方法，結果相近。

　　4、結 語

　　一、二維非恒定流數學模型在其他工程，特別在淮河流域得到廣泛應用并經實測洪水驗證，模擬洪水演進過程精度較高。屈家店在50年和100年一遇洪水時出流量減小主要是由于官廳山峽洪水控制方案、設計洪水成果以及計算范圍的變化造成的，其成果是合理的。

　　鄭永良