滞洪区段河道治理规划设计对策研究

任敏康

（山西省水利水电勘测设计研究院，030024，太原）

滞洪区段河道治理规划设计对策研究

任敏康

（山西省水利水电勘测设计研究院，030024，太原）

对中小河流来说，充分利用现有低洼地进行滞洪，是确保洪水安全、建设海绵城市的重要措施之一。以山西省汾阳市禹门河为例，当河道洪水下泄受下游行洪能力影响而需滞洪时，对洪水滞入滞洪区的方式对策进行研究。

禹门河；滞洪区；泄洪闸；溢流堰；水面线

我国是多暴雨洪水的国家，洪水危害是主要自然灾害之一。尤其中小河流多数未经系统性治理，灾害频发，严重威胁城镇和农村安全，党中央和国务院高度重视，加快了治理进程。

滞洪区主要是指河堤外洪水临时贮存的低洼地区及湖泊等，其中多数历史上就是江河洪水淹没和调蓄的场所，对江河洪水的出路和安全下泄起到十分重要的作用。现多被挤占，亦是造成洪涝灾害的重要因素。

防御洪水应当采取工程与非工程相结合的综合性防洪措施，结合海绵城市建设的指导思想，利用规划的湿地、湖塘，采取分洪、滞洪措施，实现洪水就地蓄滞、就地入渗、延时排放，减小河道行洪压力。但采用何种分洪方案进行滞洪对工程布局、投资、运行管理等方面影响较大，需慎重确定。本文以山西省汾阳市禹门河平川段河道为例，对治理模式及分洪方案进行研究，提出对策。

一、工程概况

禹门河平川段河道位于山西省汾阳市城区范围内望春村下游，长8.88 km，防护对象为贾家庄镇、米家庄、古贤村等10余个村镇2万人和4万亩（1亩=1/15 hm2）农田，以及规划的汾阳市城区，由此确定禹门河治理段防洪标准为20年一遇。

禹门河为文峪河支流，源于上林舍、郝家庄、北杨家庄，在潴城村东汇入文峪河，全长27.3 km，流域面积238.6 km2，其洪水采用《山西省水文计算手册》中的经验公式法进行计算，进行合理性分析比较后确定洪水成果见表1。

表1 水文设计洪水成果表

文峪河发源于交城县西北关帝山，在出山口处（文水县北峪口村西北）建有文峪河水库，最大安全下泄流量为150 m3/s，此即为其下游文峪河的最大行洪流量。

禹门河治理段河道较窄，宽度为24～30 m。汾屯线以下左岸为规划的潴城滞洪区，区内为农田，该段堤防现为土堤，高1.59～3.5 m。新中国成立以来，虽然堤防经整修加固，但堤防质量及防洪标准偏低，极易形成洪灾。

汾屯线下游河道左侧现有6.03 km2的潴城低洼地，历史上就是禹门河的滞洪区，但随着洪水的减少，逐渐开发为农田。由于地势低洼，地下水较高，盐碱化严重。随着汾阳市城市的发展，此地被规划为天然湿地（汾阳市流域水系图见图1）。

图1 汾阳市流域水系图

二、河道现状存在的主要问题

①文峪河干流行洪能力低，禹门河无法畅通下泄。现状条件下，汾阳市境内文峪河干流设计行洪能力为150 m3/s，该泄流能力远小于禹门河设计标准洪水流量，导致洪水无法及时排泄，并且当文峪河河道发生设计洪水时，极有可能出现洪水倒灌支流的情况，危及汾阳市的防洪安全。

②治理段河道行洪能力低，不满足设计防洪标准。治理段现状河道不能满足20年一遇的防洪标准，且低于文峪河安全泄量150 m3/s。

③滞洪区段河道无溢洪设施，危及堤防安全。潴城滞洪区段河道为悬河，两岸堤防均为土堤，无溢流设施。当发生较大洪水时，势必产生无序漫堤溢流现象，危及堤防安全。

三、治理理念及规划布局

1.治理模式和治理思路

本河道设计标准洪水流量远大于其下游文峪河行洪能力，导致禹门河洪水不能顺畅下泄。选择的治理模式为蓄泄相结合，兼顾生态。

由于受到文峪河主河道过流能力150 m3/s的限制，当禹门河洪水大于150 m3/s或与文峪河同时发生洪水时，通常不能直接由文峪河排泄，需设置潴城滞洪区进行滞洪削峰，确保汾阳市安全。同时，在禹门河入文峪河口处兴建防洪闸，限制禹门河排泄流量和防止文峪河水量倒灌。

2.规划布局

禹门河在汾阳城东自北向南流至申家堡，有董寺河汇入后，折向东进入文峪河。治理范围为北廓村至文峪河口段干流8.13 km及支沟董寺河口段0.75 km，总长8.88 km。

滞洪区位于汾屯线下游禹门河左侧，范围北起汾屯公路，南至董寺河口段下游禹门河，东起文峪西河，西至禹门河，面积为6.03 km2，20年一遇滞洪水量为651万m3，滞洪水位为736.08 m，滞洪区范围内河道长度为5.5 km（见图2）。

图2 规划布局示意图

为减小下游河道堤防高度，洪水尽可能在靠河道上游处泄至滞洪区内，且保证分洪设施下游河道行洪流量最小，以尽可能降低洪水位，由此确定在汾屯线处（滞洪区首端）和董寺河汇入口及治理段末端防洪闸前的堤防轴线上各设置一座侧堰，共3座。堰高根据治理段河道内洪水流量为文峪河安全泄量150 m3/s时的水面线确定。

滞洪区退水设施充分利用现有已建或在建的退水闸。

四、主要工程措施

1.设置滞洪区

禹门河20年一遇洪峰流量为474.4 m3/s，由于受到文峪河主河道过流能力150 m3/s的限制，当禹门河发生较大洪水或与文峪河同时发生洪水时，需启用滞洪区暂时蓄滞，待文峪河洪水过后再缓慢排泄，保证禹门河行洪安全和文峪河不超安全泄量。

为此，在治理段下游利用潴城天然洼地设置滞洪区，范围北起汾屯公路，南至董寺河口段下游禹门河，东起文峪西河，西至禹门河，面积为6.03 km2，有效滞洪库容923万m3，满足禹门河20年一遇洪量522万m3的蓄滞要求。

2.设溢流堰分洪

分洪设施有溢流堰和分洪闸两种方案进行比较。

溢流堰：结合堤防设计，在滞洪区首端和末端及董寺河入口3处设置溢流堰，溢流堰设计为梯形断面，堰顶宽为4 m，与堤顶同宽，上、下游边坡为 1∶2.5、1∶2，采用 500 mm厚M7.5浆砌石贴坡防护，堰下游设格网石笼海漫防冲，堰长分别为400 m、700 m、500 m，估算投资为900万元。

分洪闸：该方案在以上3处位置设置分洪闸，闸址与堤线重合，3座分洪闸的闸孔总净宽分别为32 m、75 m、100 m，经估算，3座分洪闸投资为3 000万元。

通过比较，推荐采用溢流堰方案，优点如下：①为自动敞口溢，无须运行调度，管理运行方便；②均为土建工程，投资小，检修、维护简单方便；③工程施工简单方便，工期短。

溢流堰位置及分洪流量确定的原则为：①洪水尽可能在靠河道上游处泄至滞洪区内，以减小下游河道堤防高度；②保证分洪设施下游河道行洪流量最小，按文峪河的安全泄量150 m3/s确定；③尽可能降低洪水位，降低堤防高度。

根据以上原则，滞洪区的分洪设施共设有3处，即#1溢流堰、#2溢流堰、#3溢流堰，分别位于汾屯线下游、董寺河汇入口下游及治理段末端的禹门河左堤上。

为减少滞洪区启用次数，溢流堰高度根据禹门河最大自由下泄流量150 m3/s（文峪河最大安全泄量）时的河道水面线确定，#1溢流堰、#2溢流堰、#3溢流堰的堰高分别为2.06～2.18 m、3.09～3.23 m、3.71～3.94 m。

3.河道行洪流量确定

文峪河安全泄量为150 m3/s，当禹门河和董寺河上游来水超过该流量或文峪河上游来水时，洪水均自溢流堰溢入滞洪区。为降低河道堤防高度，减小工程投资，溢流堰后的河道流量均按文峪河最大安全泄量150 m3/s考虑，溢流堰上游河道按设计洪峰流量考虑。

各段河道设计洪峰流量见表2。

表2 河道分段行洪流量表 （单位：m3/s）

受安全泄量限制，堰顶溢水水头较小，堰较长，在计算侧堰过流能力时不能忽略河道内水面比降，故本工程按微积分原理采用明渠恒定非均匀渐变流与侧堰溢流公式联合分段求解，即将该段河道自下而上划分为若干小段，并假定每小段为恒定流，采用该小段河道内的平均流量来推算水面线，堰上水头为该小段河道水面线减去堰高的平均值，计算出该小段侧堰溢流的流量和始、末端河道内流量。

将各小段水面连起来即为每座溢流堰段河道水面线，各小段侧堰溢流的流量累加起来即为每座溢流堰的总分洪流量，总长度即为堰长。经计算，3座分洪设施的分泄流量分别为：#1溢流堰主要分泄禹门河超过150 m3/s流量的洪水，即分泄流量为215 m3/s；#2溢流堰分泄董寺河及城市总退全部设计洪水，分泄流量为338.4 m3/s；#3溢流堰仅当文峪河上游来水时启用，最大分泄流量为150 m3/s。堰长分别为400 m、700 m、500 m。

五、结 语

本文分析了汾阳禹门河实际情况，深入探讨了滞洪区段河道设计对策，总结了采用滞洪、蓄洪模式的河道治理经验，确定溢流堰代替分洪闸，并将其布置于滞洪区首、尾和支流汇入口处的分洪方案，不仅增加了洪水的利用程度，更大大减小了治理段及其下游河道的防洪压力，具有一定的借鉴意义。 ■

[1]堤防工程设计规范[S].中国计划出版社，2013.

责任编辑 张瑜洪

Studies on planning and design for river course training in river sections of flood detention basins//

Ren

Minkang

To small and medium rivers,making beneficial use of existed lowland to store floods can be one of the key measures for the initiation of sponge cities and flood security in China.Taking Yumenhe River in Fenyang City of Shanxi Province as an example,approaches of storing floods in detention basins when flood discharge capacity in the lower reaches is insufficient are examined.

Yumenhe River;flood detention basin;flood discharge gate;spillway weir;water surface curve

TV878

：B文章编号：1000-1123（2017）01-0020-03

2016－07-20

任敏康，高级工程师。