榆社县东河流域山洪灾害警戒流量分析

梁志威

（晋中市水文水资源勘测分局，山西 晋中 030600）

1 流域基本情况

1.1 流域概况

东河发源于榆社县东汇乡铺上村分家沟，于县城西南蜿蜒汇入浊漳河北源。自西而东贯穿东汇乡、城关镇，全长22 km，河床平均纵坡11.15‰，河床平均糙率0.025，流域面积134.2 km2。沿途有7条5 km以上的小支流汇入。

1.2 水文气象条件

流域年平均降雨量550～600 mm，降雨量多集中在7—9月，汛期雨量占全年降雨量的70%，多年平均蒸发量1683 mm，多年平均径流量0.16亿m3，流域县城西南干流入口处，平水年清水流量0.12m3/s。

流域基本以旱年为主，春旱最为严重，常发生洪涝灾害。年均无霜期150～170 d，年平均封冻期91 d，平均流冰期一般从11月下旬末开始，平均解冻期出现在3月上旬后期，结冰期一般为121 d左右。流域上游无污染，下游出口处县城段有轻度污染，水质良好。

1.3 社会经济状况

该流域覆盖讲堂、箕城2个乡（镇）22个行政村（自然村），1839户，0.66万人。流域内共有耕地面积0.081万hm2，其中水浇地0.009万hm2。流域内作物以玉米、高粱、谷子、豆类为主。

2 流域洪水分析

2.1 历史调查洪水

根据《晋中地区水文计算手册》，该流域有历史调查洪水5场，调查地点均为县城板城桥。1915年6月20日，调查洪峰流量为1230m3/s；1928年8月22日，调查洪峰流量为1050m3/s；1957年8月29日，调查洪峰流量为203m3/s；1944年调查洪峰流量为543m3/s；1956年调查洪峰流量为205m3/s。近二三十年内流域未发生较大洪水，2012年7月受上游连续降水影响，流域内多处塘坝出现破损，发生一次较大洪水，但据洪痕分析，洪峰流量小于200m3/s。

2.2 设计洪水分析

2.2.1 流域特征值量算

首先根据1∶50000地形图勾绘流域分水线，并量算相应流域特征值。本次流域面积、河长、河道纵坡直接采用河湖普查成果。

经量算，流域产流地类包括两类，分别为砂页岩灌丛山地124.1 km2，占流域面积的92.5%；黄土丘陵阶地10.1 km2，占7.5%。流域汇流地类包括3类，其中灌丛山地82.0 km2，占流域面积的61.1%；草坡山地42.2 km2，占 31.4%；黄土丘陵阶地 10.1 km2，占 7.5%。

2.2.2 设计暴雨

根据暴雨等值线图，在流域内设3个定点雨量，并分别查出不同定点不同历时暴雨均值、变差系数。

2.2.3 设计洪水分析计算

流域内除上述几场调查洪水外，再无其他洪水资料，属无资料地区，因此采用《山西省水文计算手册》中流域水文模型法进行设计洪水计算。经计算，东河流域20年一遇设计洪峰流量为600m3/s。

2.2.4 设计洪水合理性分析

由前述历史洪水调查资料显示，自1915年以来，流域最大洪峰流量为1230m3/s，大致接近100年一遇。1944年调查洪峰流量为543m3/s大致相当于20~30年一遇，本次计算20年一遇设计洪峰600m3/s，计算结果略有偏大，但在可接受范围，从防洪安全考虑，设计洪峰采用本次手册计算成果。东河流域不同频率下设计流量分别为：P=20%，Q=200m3/s；P=14%，Q=300m3/s；P=10%，Q=400m3/s；P=5%，Q=600m3/s。

3 流域危险区确定

3.1 危险区划定

本次根据20年一遇设计洪峰计算结果，对流域进行了踏勘，初步分析确定流域危险区主要位于流域下游东汇以下河段，危险河段长度初步划定为约2 km的河段。根据初步划定的危险区进行河段纵横断面野外测量工作。考虑到危险河段集中于约2 km河段，本次在2 km河段布设横断面13个（K0+000—K2+194），在施测各个横断面的同时，施测各断面水边作为河道比降分析依据。测量过程中设立固定点并假定其高程为1000m，13个断面在同一危险区域内采用统一的假定高程。

3.2 危险区复核

根据断面测量成果，采用水面线法对危险区复核。

3.2.1 河段比降计算

以13个横断面水边高程作为河段比降计算的依据，从断面测量成果选出相应的河道比降计算数据，纵断面全部以左岸水边测量值为准。经计算，分析河段河道平均纵坡为4.94‰。

3.2.2 河床糙率选取

根据各断面河床组成及床面特性，结合天然河道糙率表，合理选用各河道糙率。桩号K0+000—K1+358河段断面是泥沙河床，糙率采用0.025；K1+358—K2+194断面是砂卵石河床，主槽糙率采用0.030，滩地采用0.035。

3.2.3 起始水位推算

起始水位采用曼宁公式法计算，经分析计算，20年一遇洪水洪峰流量为600m3/s，桩号K0+000相应水位为996.35m。

3.2.4 天然河道水面线推算

河道水面线的计算从某控制断面的已知水位开始，根据有关水文地形资料，运用水面曲线基本方程式，逐河段推算其他断面的水位。在推算河道水面曲线时，控制断面一般放在下游，因此往往是从下游至上游逐段进行。

以桩号K0+000断面设计水位为起始水位，采用武汉水利水电学院研发的“水利工程程序集—河道水面线V3.11”计算系统，对设计河段进行设计水面线推求。推算可知，当发生20年一遇洪水时，桩号K0+432—K2+194河段洪水位将出堤，危及周边居民区，因此将该段确定为危险区。

4 警戒流量确定

由上述水面线推算成果，当发生20年一遇洪水（600m3/s）时，个别河段堤顶超高达2m以上，不宜以此作为警戒流量。

为合理确定警戒流量，本次采用警戒流量的方法：假定不同的流量，分别推求相应的天然河道水面线，当洪水水面线与堤顶高程基本相当时的流量作为警戒流量。本次推算了洪峰流量分别为10年一遇（400m3/s）、8 年一遇（300m3/s）、5 年一遇（200m3/s）的天然河道水面线。

结果可知，当流量达到400m3/s时，桩号K0+432—K2+194河段洪水位将出堤，河段堤顶超高达1.1m，危及周边居民区。当流量达到300m3/s时，桩号K0+432—K2+194河段洪水位将出堤，河段堤顶超高达0.5m，危及周边居民区。当流量达到200m3/s时，洪水水面线与堤顶高程基本相当，除K0+432左堤超高0.1m和K2+194左右堤各超高0.1m外，其他地方洪水均不会出堤，居民区不会受到损失，因此确定200m3/s为本河段警戒流量。

经综合计算分析，榆社县东河流域危险区河段警戒流量为200m3/s。