冀东地区河道治理水文分析

米 勇

（保定市水土保持试验站，河北保定071051）

冀东地区河道治理水文分析

米 勇

（保定市水土保持试验站，河北保定071051）

还乡河位于冀东地区迁西县境南部，在迁西县境内长20 km，河床平均宽40 m。河道多年未经治理淤积严重，加上两岸村庄侵占河道，使还乡河河道防洪能力低，现状防洪标准不足5年一遇。一旦遭遇较大洪水，将严重威胁到两岸村庄及道路的安全。通过对还乡河河道特征及水文进行分析研究，测算河道断面不同重现期最大洪峰流量和设计洪水量，为将来进行系统的河道治理提供决策依据。

冀东；河道治理；防洪；水文分析

1 引言

还乡河是海河流域蓟运河水系的重要河流之一，发源于迁西县新集乡的泉庄，流经新集、夹河、岩口，在偏峪流入邱庄水库，水库以下有沙流河、双城河、黑龙河、泥河等支流汇入，在水库以下流经丰润、玉田等地，于九丈窝出唐山市进入天津市宁河县，经还乡河分洪道于阎庄汇入蓟运河，全长160 km，流域面积1 566 km2。迁西县还乡河新集大桥下游至上庞店桥上游段位于唐山市迁西县的低山丘陵区，治理河段河道比降为1.8‰。迁西县山势一般较为缓和，北部地势比降为16%～18%，南部比降为20%；地质地貌复杂，形成的土壤种类较多，有棕壤、褐土、风沙土等。

2 气象水文概况

工程项目区属东部季风区暖温带半湿润地区，大陆性季风气候显著，四季分明，冬季受蒙古冷高压控制，盛行自大陆吹向海洋的冬季风，气候寒冷干燥，降雪稀少，多有寒潮天气；春季受蒙古高压和太平洋高压影响，冷暖空气交锋频繁，天气多变，降水少，常有大风；夏季吹东南季风，炎热多雨；秋季天气晴朗，昼暖夜凉。年均气温10.3℃，7月最热，平均气温25.4℃；1月最冷，平均气温-6.3℃；平均年较差31.7℃，极端最高气温40℃，极端最低气温-25℃。据迁西县1956—2013年降水资料统计，多年平均年降水量702.1 mm，降水量有年际变化大、年内分配不均匀的特点。降水时间多出现在6—9月，4个月的降雨量占全年降水量的80%以上，其中又以7、8月最为集中。降水的年际变化也比较大，丰、枯年降水极值比在2.8～4.8。无霜期最长201 d，最短167 d，平均184 d。10月中旬到次年4月上旬为冻结期，最大冻土深度84 cm。

3 水文分析

3.1 径流

还乡河汛期降雨为径流主要来源。该流域无实测年径流资料，本次设计径流量利用《河北省水资源评价》中的等值线图查得，工程项目区在25%、50%、75%保证率下天然年径流量分别为3 405.2万、2 270.1万、1 579.2万m3。不同保证率年径流量年内分配分析结果，见表1。

3.2 泥沙分析

依据《唐山市水文手册》，工程项目区土壤侵蚀类型为土石山地轻度侵蚀，多年平均年悬移质输沙模数为220～270 t/km2。经现场勘查，该流域淤积较轻，且其上游为低山丘陵区，植被覆盖良好。综合考虑各方面影响因素，确定多年平均年悬移质侵蚀模数为255 t/km2。推移质占比根据附近水文站的推悬比资料确定为10%，则由此确定其多年平均年侵蚀模数为280.5 t/km2[1]。经计算，工程项目区多年平均年输沙量为2.47万t。

表1 不同保证率年径流量年内分配成果

3.3 洪水分析

还乡河为季节性河流，本流域洪水的主要来源是暴雨，本地区暴雨同西太平洋副热带高压的活动有密切关系，每年6月下旬至9月上旬是暴雨最为活跃的季节，水汽沿太平洋高压西北前沿输送至此，与西风带中的冷涡气旋配合，冷暖气流的交汇提供了本区暴雨形成的有利条件。从多年雨量分布规律上看，经常出现局部地区短历时暴雨。

本次设计采用暴雨资料推求设计洪水的方法进行计算，即分别采用《唐山市水文手册》（1997年）和《河北省设计暴雨图集》（2002年）中推荐的方法进行计算。还乡河迁西段流域，如图1所示。

图1 还乡河迁西段流域

根据迁西县1∶5 000地形图复核断面以上控制流域特征值情况，见表2。

表2 迁西县还乡河新集大桥下游至上庞店桥上游流域特征值情况

3.4 分析方法及成果

（1）单因子经验公式法。设计洪峰流量计算公式为：

式中：Qmp为某一频率的设计洪峰流量（m3/s）；Cp为设计频率洪峰模系数，Cp=Kp·C¯p；F为流域面积（km2）。

（2）多因子经验公式法。多因子经验公式比单因子经验公式多考虑了流域形状以及河道状况对设计洪水的影响，设计洪峰流量计算公式为：

式中：C为系数；H24p为某一频率的年最大24 h降雨量（mm）；Ψ为流域形状系数，Ψ=F/L2；L为主河道长度（km）；J为河流比降（‰）；其他符号意义同上。

（3）推理公式法。设计洪峰流量计算公式为：

式中：Qmp为某一频率的洪峰流量（m3/s）；Hτ为τ历时内的最大降雨量（mm）；τ为汇流历时（h）；tc为净雨历时（h）；R为次洪水径流深（mm）；μ为产流参数（mm/h）；m为汇流参数，m=0.7θ0.137，θ=L/J1/3；F为流域面积（km2）；L为主河道长度（km）；J为河道比降（‰）；ip为某一频率24 h降雨平均强度（mm/h）；a为参数；θ为流域特征值。

依据上述3种方法分别计算，得到工程各设计断面的最大洪峰流量成果，见表3。

由以上计算成果可见，单因子经验公式法、多因子经验公式法和推理公式法计算结果相当[2]。经计算，不同重现期3种计算方法得到的结果相差均不到10%，说明计算结果比较一致。

从本治理段安全角度考虑，本次设计采用较大值作为设计值，即采用单因子经验公式法的计算成果作为设计成果，则本治理段10年一遇桩号5+200断面设计洪峰流量为293 m3/s、10年一遇桩号12+ 100断面设计洪峰流量为326 m3/s。

TV122+.5

B

1004-7328（2015）01-0053-03

10.3969/j.issn.1004-7328.2015.01.019

2014-09-12

米勇（1982-），男，助理工程师，主要从事水利水保工程设计工作。