滏阳河侯庄分流工程的水文研究

车连常

（河北省衡水市水务局,河北 衡水 053000）

滏阳河侯庄分流工程的水文研究

车连常

（河北省衡水市水务局,河北 衡水 053000）

滏阳河侯庄分流工程是衡水市区防洪保安的关键性工程，连接滏阳河与滏阳新河，水文现状比较复杂，针对两河洪沥水遭遇、洪水过程、工程分流的可行性、淹没面积及分流减灾、工程规模等方面进行分析，最终确定工程的建设规模及工程调度运用方案。

滏阳河；分流；水文

1 工程概况

滏阳河过去是子牙河南支的主要行洪、排沥、航运、灌溉综合性河道，自滏阳新河建成后，艾辛庄枢纽以下不再承担主要的行洪任务，而是主要排泄滹滏区间的沥水。滏阳河蜿蜒曲折自西南向东北穿过衡水市境内，在衡水市境内总长135.7km，在衡水市区长约30km，是一条行洪排沥河道，5a一遇设计流量150～290m3/s。侯庄分流工程位于桃城区侯庄村南，衡水市区西南，距衡水市主城区约9km，该处滏阳新河左堤与滏阳河右堤间距286m，又有旧工程候庄连接渠可以利用，所以是布置分流工程的最佳地址。工程区域地势平坦，西南高东北低，地面高程20.5～22.5m。

目前滏阳河设防标准是按照滹滏区间农田排涝标准即5a一遇设防，因此远不能满足城市防洪要求。滹滏区间总流域面积6643km2，衡水市区以上3174km2，如遇5a一遇以上降雨，滹滏区间将有大量沥水涌向市区。衡水市区地势低洼，且地面不断沉降，主城区海拔高程仅20m左右，新城区高程18.5～19m，滏阳河从市中心穿过。上游宁晋泊艾辛庄地面高程为28 m，宁晋泊50a一遇设计洪水位29.5m，滞蓄洪水25.34亿m3，“63.8”型洪水设计水位31.5 m，滞蓄洪水49.7亿m3，洪水宁晋泊至衡水市河道长度74km，直线距离约57km，且在北围堤留有分洪口门，一旦发生洪水，将直接威胁衡水市区及下游民众的生命财产安全。为提高衡水市区防洪保安能力，减轻市区及下游洪涝灾害的压力，从落实科学发展观和保障人民群众生命财产安全出发，急需在滏阳河市区上游修建防洪减灾分流工程，当发生高标准洪沥水时，将部分洪沥水分流入滏阳新河或短时间滞蓄在分流工程以上区域。这样，可以有效保证衡水市区的防洪安全，大大缓解市区及下游的洪涝威胁，减少扩挖整治下游段滏阳河的巨大工程投资。

在滏阳河上修建侯庄节制闸，挡水位按20a一遇设计，为23.21m，设计流量150m3/s；在滏阳新河左堤52+800处新建分流穿堤洞，设计流量120m3/s；扩挖滏阳新河与滏阳河之间的候庄连接渠为分流渠，设计流量120m3/s；在分流渠北岸滏阳新河左堤至节制闸以及滏阳河左岸节制闸至原滏阳河旧堤之间按20a一遇修筑防洪围堤，形成一道防洪屏障。

项目设计于2010年由河北省水利厅批复，工程正在建设中。

2 水文分析

2.1 滏阳河、滏阳新河洪沥水遭遇分析

从洪沥水成因方面分析，河北省中南部地区在较大流域（超过2000km2）发生大量级洪沥水往往是某些特定天气系统所形成，如在副高压北移稳定少动条件下，由西来低槽、黄河气旋、西南低涡、横切变或台风等天气系统组合，导致滹滏区间和滏阳河流域山区同时出现大量级洪沥水；中小量级洪沥水往往是由局部短历时暴雨形成的，其暴雨发生的随机性更为明显，山区、平原各地都有出现的可能。即从暴雨成因分析，滏阳河流域山区大量级洪水与滹滏区间大量级沥水遭遇的几率较大，而山区、平原出现较小量级洪沥水遭遇的几率较小。

具体分析滹滏区间历史上实际发生过的较大沥水，可以看出滏阳河流域洪沥水遭遇有以下特点：

（1）滹滏区间发生较大沥水，特别是超过20a一遇的沥水，往往滏阳河山区洪水也较大，会形成滏阳新河洪水位过高而难于实施滏阳河向滏阳新河分流。例如：1963年8月，滹滏区间发生50a一遇沥水，滏阳河洪水更大，重现期约250a一遇；1956年8月滹滏区间发生20a一遇沥水，滏阳河山区出现大于20a一遇洪水。因此滹滏区间出现稀遇的沥水往往是海河南系发生特大洪水的时期。

（2）滹滏区间出现接近或略小于10a一遇的沥水，相应滏阳新河洪水量级较小，持续时间也较短。例如1970年滹滏区间出现5a一遇沥水，衡水市区附近沥水峰值147m3/s，当时滏阳新河洪水流量仅162m3/s；又如1977年滏阳河出现接近10a一遇沥水，峰量184m3/s，当时滏阳新河洪水流量为303m3/s；1996年滹滏区间出现不足5a一遇沥水，滏阳新河洪水不足10a一遇，最大流量仅320m3/s。

按照洪水地区组合的概念分析，将对衡水市构成威胁的沥水和外河洪水视为一个系统，在“全流域控制”的前提下分析洪沥水组合，在总体出现10a或20a一遇洪沥水的前提下，以“滹滏区间沥水设计、滏阳新河洪水相应”分析洪水地区组成，则滏阳新河洪水的量级不会太大。

2.2 滏阳新河水文分析

2.2.1 设计情况

参照《子牙河流域防洪规划报告》，经复核分析，滏阳新河工程段设计洪水成果见表1。

表1 滏阳新河侯庄分流工程段设计洪水成果

2.2.2 补充分析

本次在原有设计洪水成果的基础上，对20a、10a一遇洪水进行了补充分析计算。

滏阳新河设计洪水主要源于艾辛庄枢纽的下泄洪水，而艾辛庄站设计洪水计算的范围从最南部的滏阳河干流至北部的洨河共计12条河流，分为山区、平原两大区域，其中山区包括实测控制站山区及无控制站山区，100m等高线以下为平原。由于艾辛庄以上流域范围较大、河流较多，上游河道出山口后进入下游平原地区，下游河道标准较低，一般为5～10a一遇，当遇较大洪水时，各河道洪水互相串流，漫地行洪，且山区洪水与平原沥水互相遭遇，洪水的流势、流态非常复杂，因此只能利用非恒定流理论模拟艾辛庄洪水的泄流过程。

采用二维水流数学模型的方法进行艾辛庄洪水的模拟，该模型的理论基础是平面二维水动力学模型，主要将模型计算区域以上各河道径流过程与计算区域内的降雨产、汇流过程，分别以上开边界条件和面源、沿程旁侧入流形式结合起来融入水动力学模型。

经推算，该处滏阳新河洪水位成果见表2。

表2 滏阳新河侯庄分流工程段补充洪水分析成果

2.3 滏阳河水文分析

参照《衡水市城市防洪规划》分析计算成果，并进行复核，成果见表3。

表3 滏阳河侯庄分流工程段洪水分析成果

2.4 洪水过程分析

根据实测资料分析洪水过程。

历史上，滏阳河流域发生较典型洪沥水的年份有1956，1963，1970，1977，1996年。根据实测资料，1956年8月滏阳河流域发生洪水，暴雨发生在7月29日至8月6日，主要暴雨发生在8月初，暴雨主要区域在沙河、南北洺河、滏阳河等河流的上游区域，至8月11日洪峰到达衡水市区附近，历时约220h。“63.8”洪水滏阳河山区主要暴雨发生在8月3～5日，暴雨主要区域在沙河、南北洺河、泜河等河流的上游区域，滏阳河衡水站8月12日出现最大洪峰流量14500m3/s，洪峰行程历时约220h。1970年滏阳河上游平原及滹滏区间同时出现约5a一遇洪沥水，降雨时段在7月28～31日，主要降雨时段在7月31日，主要降雨区域在威县、新河、宁晋泊、老漳河等靠近艾辛庄的附近平原区域，滏阳河衡水市区附近8月2日沥水峰值147m3/s，8月1日滏阳新河艾辛庄洪水流量l80m3/s，这次降水由于主要在滹滏区间及滏阳河上游附近平原，洪峰行程短，历时约90h。1977年滏阳河上游流域及滹滏区间同时出现接近10a一遇沥水，降雨时段在7月25～28日期间，主要降雨时段在7月26日，7月28日17点20分滏阳河衡水站出现最大峰量184m3/s，历时约70h；8月1日18点03分滏阳新河艾辛庄站出现最大洪峰，流量为303m3/s，历时约170h。 “96.8”洪水源于滏阳河流域山区降雨，主要暴雨发生在8月2～4日，滏阳新河艾辛庄站8月7日0时出现最大洪峰流量320m3/s，历时约120h；滏阳河艾辛庄闸8月9日8时最大流量131m3/s，滏阳河大西头闸8月11日11时最大流量91.7m3/s，洪峰行程87.81km，历时51h，总历时约220h，其间没有滹滏区间沥水汇入。洪水过程与降雨区域、降雨强度及洪峰行程有关，其中行程为决定因素，一般来讲，滏阳新河控制的滏阳河上游流域洪峰行程历时长，滹滏区间洪峰行程历时短，在这方面，1977年具有典型代表性。滏阳河及滏阳新河洪水过程历时分析详见表4。

表4 滏阳河及滏阳新河洪水过程历时分析

由表4可知，①滏阳新河主要对应上游山区高标准洪水，洪峰行程长，洪峰到达侯庄分流工程处的历时约178h；②滏阳河主要对应滹滏区间沥水，该区间洪峰行程短，到达侯庄分流工程处的历时约64h；③当滏阳新河上游、滹滏区间同时出现较高标准洪沥水时，侯庄分流工程处滏阳河洪峰较滏阳新河洪峰早到达约120h，侯庄分流工程可利用该时段进行分流。

2.5 工程分流的可行性分析

根据上述分析，当滏阳新河上游先期发生洪水时，滏阳河在滏阳新河行洪时分流的可能性不大。当滏阳新河、滏阳河上游同期发生洪水时，当同为10a一遇以下标准时，滏阳河可以向滏阳新河分流；当洪涝标准同在10a一遇至20a一遇时，可以相机分流；当洪涝标准同在大于20a一遇时，由于滹滏区间洪峰行程短，滏阳新河上游洪水需要先在上游洼地（永年洼、大陆泽、宁晋泊）滞蓄，在滏阳新河洪峰到达前，有约120h时间可以抢时机分流。当滹滏区间先期发生洪沥水时，滏阳河向滏阳新河分流是肯定的。根据多年实测资料，滹滏区间与滏阳新河上游流域相关系数较高，发生同期洪沥水的机遇多，但可以充分利用滹滏区间洪峰先期到达的时间差（120h），抢时机分流。

3 淹没面积及排水减灾

经计算分析，当衡水市上游滹滏区间发生20a一遇标准洪水时，上游淹没面积250.32km2，最大淹没水深1.8m，其中淹没水深大于1.5m的面积为20.24km2，淹没水深在0.5～1.5m范围的面积为146km2，淹没水深小于0.5m的面积为84.08km2，总滞蓄水量约1.8亿m3。经测算，淹没范围内河道、沟渠、坑塘、洼地可滞蓄水量约0.5亿m3。如果分流流量达到设计的120m3/s，滏阳河侯庄节制闸可以正常下泄150m3/s，则最多需要5.5d就可排除涝水。如果没有分流工程，按滏阳河可以正常下泄150m3/s计算，则需要10d排除涝水。由此可见，分流工程可以大大减轻洪涝灾害损失程度，起到排水减灾、保障城市安全的作用。

4 工程规模分析确定

（1）当滹滏区间发生10a一遇沥水时，滏阳河衡水市区上游洪沥水流量为210m3/s，市区排水流量30m3/s，如滏阳河下游不顶托，该标准洪沥水流量可以通过滏阳河市区下泄而不分流。但如果下游发生顶托，在市区段水位不超地面的情况下，滏阳河能够通过的下泄流量120～160m3/s，10 a一遇沥水时可以向滏阳新河分流，分流流量为50～90m3/s，因此在滏阳河下游顶托条件下，分流量规模不宜小于90m3/s。

（2）当滹滏区间发生20a一遇沥水时，衡水市上游洪沥水流量为280 m3/s，市区排水流量为40m3/s，此时由于下游的顶托影响，滏阳河排沥流量只能达到150m3/s，在能够相机向滏阳新河分流的条件下，要求分流量达到170m3/s。为了减少工程量和投资，适当发挥侯庄节制闸以上河道的滞蓄功能，比选了分流流量100，120，150m3/s3个方案，各方案上游的淹没水深及淹没面积变化不是很大。因此本次在满足10a一遇的分流规模前提下，并适当考虑20a一遇，尽量减少上游的淹没损失，综合分析选定分流规模为120m3/s。

根据上述分析，确定侯庄分流工程处滏阳河不同标准的流量和水位技术指标，见表5。最终确定侯庄节制闸（滏阳河）设计流量为150m3/s，分流渠道及分流穿堤涵洞（滏阳新河）设计流量为120m3/s。

表5 滏阳河衡水市侯庄分流工程处不同标准水位流量汇总

5 分流调度

（1）当仅滹滏区间发生较高标准洪沥水，而滏阳新河不行洪时，滏阳河通过节制闸控制下泄流量不超过150m3/s，其余通过分流渠分流入滏阳新河。

（2）当滏阳新河、滏阳河上游同期发生20a一遇以下洪水时，滏阳河侯庄节制闸控泄流量为150m3/s，其余相机分流。

（3）当两河洪涝标准同期大于20a一遇时，由于滹滏区间洪峰行程短，滏阳新河上游洪水需要先在上游洼地滞蓄，在滏阳新河洪峰到达前抢时机分流。当滏阳新河洪峰到达，且内河水位接近外河水位时，关闭分流穿堤洞，只通过滏阳河泄洪，剩余来水暂在闸上滞蓄，待滏阳新河洪峰过后，水位降至满足分流要求时，打开穿堤洞闸门分流。

参考资料：

［1］河北省水利水电第二勘测设计研究院、衡水市水利勘察设计院.衡水市城市防洪规划［R］.2007.

［2］河北省水利水电第二勘测设计研究院.子牙河流域防洪规划报告［R］.2006.

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1672-9900（2011）03-0014-03

2011-03-17

车连常（1957—），男（汉族），河北景县人，正高级工程师，主要从事水利规划设计工作，（Tel）18903181131。