桑干河干流河道治理水文分析

董霞

（山西省水利水电勘测设计研究院，太原 030024）

桑干河干流河道治理水文分析

董霞

（山西省水利水电勘测设计研究院，太原 030024）

山西省桑干河地处大同盆地，为稳定河势、疏通河道、提高防洪标准，拟对桑干河干流河道进行治理，阐述了桑干河干流各段设计洪水计算方法及计算成果，为桑干河干流河道治理提供参考依据。

河道治理；防洪标准；设计洪水

1 基本情况

1.1 流域概况

桑干河是山西省第二大河流，发源于宁武县管涔山庙儿沟，属海河流域永定河水系，由上游源子河、恢河及七里河在朔城区马邑汇合后为桑干河，流经朔州市的朔城区、山阴县、应县、怀仁县，在怀仁县古家坡附近进入大同市，沿途经过大同县、阳高县，于阳高县的尉家小堡附近进入河北省后汇入永定河。

桑干河全长241km，控制流域面积1.77万km2，其中山西境内流域面积1.72万km2。沿途有木瓜河、黄水河、大峪河、浑河、御河等主要支流汇入［1］。

1.2 历次治理情况及现状河道存在问题

新中国成立后，在桑干河支流上兴建了一些中小型水库，如浑河上的镇子梁水库、御河上的赵家窑水库，使桑干河干流上的洪水标准得到了提高。沿河两岸的群众在河道治理上也做了一些防护工程，但大都以乡村为利益的护村、护地工程，没有对河道进行统一的规划治理，大部分地段防洪标准不足5年一遇。

20世纪70年代初期，原雁北地区成立了桑干河上游治理指挥部。在朔县东榆林村（现属朔州市朔城区管辖）附近兴建东榆林水库，一定程度上削减了洪峰，降低了下游的洪灾损失，在御河汇入口至固定桥的右岸做了一段堤防工程，但仍对河道没有进行过系统的规划治理。

目前河道存在的主要问题：①河道淤积严重，河床抬高，主槽萎缩，行洪能力降低，河道行洪能力不足5年一遇；②河道摆动范围大，河势多变，河槽迁徙不定，危及两岸村庄及沿河耕地的安全；③河道一直没有进行过系统的规划及堤防建设，个别地段修建的防护工程因年久失修破坏严重；④人为设障现象十分严重，河滩地种植侵占河道，高灌取水口下游设坝阻碍行洪。

为稳定河势、疏通河道、提高防洪标准，减少泥沙下泄，保证桑干河沿岸人民生命财产安全，改善沿岸居民生存质量，需要对桑干河干流进行河道治理。

1.3 工程概况

山西省桑干河干流河道治理工程始于太平窑水库坝下，终于与河北省交界的尉家小堡，治理段河道长148.68km（不包括东榆林水库库区9.2km和册田水库库区32.32km）。

治理段根据河道的地理特征和主要支流源子河、黄水河、浑河、御河的汇入位置划分为7段：

（1）太平窑水库坝下至源子河汇入前，河道长12.1km，纵坡0.16%。

（2）源子河汇入后至东榆林水库库尾，河道长8.3km，纵坡0.07%。

（3）东榆林水库坝下至西朱庄，黄水河支流汇入前，河段长53.90km，纵坡0.06%，区间有支流木瓜河自左岸汇入。

（4）西朱庄至新桥，浑河支流汇入前，河段长36.24km，纵坡0.05%，区间有大峪河自左岸、黄水河自右岸汇入。

（5）新桥至吉家庄（朔州大同交界），御河支流汇入前，河段长18.56km，纵坡0.04%，区间有口泉河自左岸、浑河自右岸汇入。

（6）吉家庄至册田水库库尾，河段长5.18km，纵坡0.15%，区间有御河自左岸汇入。

（7）册田水库坝下至晋冀两省交界处的尉家小堡，河段长14.40km，纵坡0.17%。

2 水文分析

2.1 基本资料

山西境内桑干河干流上设立的水文站有4处，即罗庄、西朱庄、固定桥和册田水库。

罗庄水文站位于东榆林水库坝下游570m处，1952年设站，1958年撤销，1964年恢复至今，控制流域面积3434km2。

西朱庄水文站位于东榆林水库坝下游52.5km的应县西朱庄村附近，测站上游1.0km处为黄水河汇入口，1958年设站时为屯儿水文站，1977年上迁4km后改名为西朱庄，控制流域面积0.67万km2。

固定桥水文站建于1961年，1962年停测，1972年恢复至今，为册田水库的入库站，控制流域面积1.58万km2。

2.2 调查洪水及重现期确定

根据《永定河流域规划》、《水文统计》、《山西省洪水调查成果表》、《雁北地区水文实用手册》、《山西省暴雨洪水规律研究》资料及收集到的部分历史洪水资料，罗庄、西朱庄站调查到的1896年洪水为近100多年来的最大值，罗庄站1896年洪水为2972m3/s；西朱庄站1896年及1922年两次调查洪水分别为2943，2152m3/s。1896年洪水重现期按110年考虑；西朱庄站1922年调查到的洪峰值2152m3/s，与实测系列1967年洪峰流量2000m3/s相差不多，未按历史洪水处理。

固定桥调查到的1801年洪水为最近200余年来最大洪水，洪峰流量7250m3/s，其重现期按200年考虑；1896，1871年洪水洪峰流量分别为5140，4800m3/s，分别为1801年以来第二位和第三位洪水。

2.3 资料系列的插补延长及一致性处理

桑干河干支流上建有东榆林水库、册田水库，在支流浑河上建有镇子梁水库、恒山水库，御河上有赵家窑水库，口泉河上有下米庄水库、十里河上有十里河水库、恢河与七里河汇合处建有太平窑水库，另有一座旁引水库薛家营水库等8座大中型水库。

东榆林水库于1970年10月兴建，1978年底竣工，是一座闸坝型水库，汛期采取空库度汛的运行方式。

镇子梁水库于1958年兴建，当年拦洪蓄水。

恒山水库于1958年兴建。

赵家窑水库于1960年兴建。

下米庄水库于1958年兴建，1961年竣工。

十里河水库于1973年兴建。

太平窑水库始建于1957年，1958年拦洪。

现大部分中型水库于20世纪60年代初开始拦洪蓄水，由于各中型水库缺乏入库洪水资料，无法进行还原计算，故本次洪水分析采用60年代初水库基本建成或以后的洪水，以求得资料系列的统一，即采用系列为经过上游各水库调蓄以后的系列，可直接用于工程设计。

罗庄、西朱庄、固定桥水文站位于桑干河干流河道上，本次设计洪水采用三站资料进行分析，如前所述洪水资料系列统一采用1960～2002年43年系列，其中罗庄站1960～1963年无实测资料，采用罗庄与西朱庄两站洪峰流量相关进行插补延长［2］，如图1。

图1 罗庄、西朱庄洪峰关系

固定桥是册田水库的入库站，1961年改站，1960年用下游水文站尉家小堡实测资料代替，其中1962～1971年用册田水库蓄水量与出库流量资料反推峰量值，同时结合上游各支流相应来水过程综合选定洪峰流量。1979年册田水库入库最大流量1230m3/s，系东榆林水库垮坝流量之相应值，为非天然雨洪关系值，故选用其他场次最大流量计算。

2.4 洪水频率分析

根据个别站插补后的1960～2002年43年洪峰流量系列，进行频率分析，线型采用P—Ⅲ型［3］，适线时以实测点据为主，历史洪水为自然洪水偏大，适线时作为参考。罗庄水文站同时分析了河渠综合与河道洪水两种频率，频率计算成果如表1，频率曲线如图2～图4。

表1 桑干河河道水文站洪峰流量频率分析成果

图2 罗庄（河道）洪峰流量频率曲线

图3 西朱庄洪峰流量频率曲线

图4 固定桥洪峰流量频率曲线

由表1看出，均值自上游向下游递增，符合流域的产汇流规律，而西朱庄Cv值突出，可能是调节水库集中在西朱庄以下（5座）及罗庄以上（2座），而罗庄—西朱庄无一调节水库之故。固定桥洪水受西朱庄来水影响，但支流有5座水库调节，故Cv值小于西朱庄Cv值。具体从1963年及1967年两次大洪水得到证实。

2.5 治理河段划分

治理河段的划分考虑两方面因素：①以面积较大的一级支流作为分段的界线，分别选取源子河、黄水河、浑河、御河；②对较为特殊河道断面也作为分界点，如册田水库坝址、罗庄引水枢纽等。

根据以上原则将治理段分为7段，自上而下为:①太平窑坝下至源子河汇入前；②源子河汇入后至东榆林水库库尾；③东榆林水库坝下（罗庄）～西朱庄；④西朱庄至新桥；⑤新桥至吉家庄（朔州大同交界）；⑥吉家庄至册田水库库尾；⑦册田水库坝下至晋冀两省交界处的尉家小堡。

2.6 防洪标准确定

本次工程治理段从太平窑水库坝下至两省交界处，经过朔城区、山阴县、应县、怀仁县、大同县、阳高县，防护对象为沿河两岸的乡镇和村庄，防护区的耕地面积不足2万hm2，防护区人口9.2万。根据本区社会经济发展水平和GB50201—94《防洪规范》及GB50286—2013《堤防工程设计规范》中的规定，防洪标准取为10年一遇洪水标准。

2.7 各段干流设计洪水

为计算各段的设计洪水，根据罗庄（河道）、西朱庄、固定桥水文站的设计洪峰流量绘制了Qm～P～F关系曲线［4］，如图5。由图5关系计算罗庄以下下游段不同频率的洪峰流量，计算成果如表2。

罗庄以上流域基本同属山区，其水文特性接近，故将罗庄水文站设计洪峰流量按面积比拟法［5］进行计算。

图5 罗庄（河道）、西朱庄、册田水库（固定桥水文站）洪峰、面积关系

表2 罗庄以下各段河道设计洪峰流量计算成果

式中Q设计为设计断面洪峰流量（m3/s）；Q水文站为水文站洪峰流量（m3/s）；F设计为设计断面控制流域面积；F水文站为水文站控制流域面积；n为经验系数，罗庄—固定桥P=10%～20%，n值0.48，其间流域面积平原区比重较大，故罗庄以上山区n取0.5。

经计算罗庄以上设计洪峰流量成果如表3。

表3 罗庄以上治理段断面设计洪水成果

3 结语

阐述了桑干河干流上各段设计洪水计算方法及计算成果，该成果将为桑干河干流河道治理工程中治导线划分及堤防设计提供重要参考依据。

［1］李英明，潘军锋，李力.山西河流［M］.北京：科学出版社，2004.

［2］潘军锋，裴群，李力，等.山西省水文计算手册［K］.河南：黄河水利出版社，2011.

［3］SL44—2006，水利水电工程设计洪水计算规范［S］.

［4］王燕生.工程水文学［M］.北京：中国水利水电出版社，1991.

［5］梁忠民.水文水利计算［M］.北京：水利电力出版社，1993.

Hydrologic analysis of Sanggan River channel regulation

DONG Xia
（ShanxiResearch Institute of Investigation&Design ofWater Conservancy&Hydropower，Taiyuan 030024，China）

Sanggan River in Shanxi Province is located in Datong basin.To stabilize the river regime，dredge waterways and improve the flood control standard，we proposed tomanage the stream of the Sanggan River channel.This paper ex-pounds design flood calculation method and calculation results of the sanggan river trunk stream paragraphs，the results provide reference basis for the Sanggan River channelmanagement.

river regulation；flood control standard；design flood

P33

B

1672-9900（2015）01-0030-04

2014-11-05

董霞（1982-），女（汉族），山西清徐人，工程师，主要从事水文与水资源规划工作，（Tel）15834013384。