大同市御河河道治理工程洪水计算分析

王飞

（山西省水利水电勘测设计研究院，太原 030024）

大同市御河河道治理工程洪水计算分析

王飞

（山西省水利水电勘测设计研究院，太原 030024）

依据大同市御河河道现状概况，分析了工程建设的必要性。根据实测资料，论述了工程设计洪峰、24h洪量及3d洪量。并在考虑了上游两座水库影响后，对设计断面洪水进行了分析计算。

水库；实测资料；洪峰流量；洪量

1 流域概况

御河［1］是海河流域永定河水系桑干河的一级支流，发源于内蒙古自治区丰镇市西北部的三义泉乡宋家沟村，上游干流称饮马河，由北向南流经丰镇市，于新荣区堡子湾乡镇姜村流入大同市境内，从大同市南部的吉家庄村汇入桑干河。御河全长155km，控制流域面积5016km2，其中大同市境内长78.3km，流域面积2529km2，河道平均比降0.3%。御河的主要支流，大同市区以上有圈子河、万泉河和淤泥河，大同市区以下有十里河。

圈子河发源于内蒙古自治区丰镇市巨宝庄镇新营子村，在大同市新荣区堡子湾乡黑土墩村汇入御河，流域面积143.5km2，山西省境内流域面积117km2。

万泉河发源于阳高县长城乡镇边堡村砖银沟，在新荣区镇川口入大同市境，由东向西南，在新荣区花园屯乡黍地沟村汇入御河，流域面积331km2，大同市境内流域面积164.8km2。

淤泥河发源于内蒙古自治区凉城县曹碾满族乡周泉村，自西向东流经新荣区，入赵家窑水库，最后于大同市南郊区古店镇山底村汇入御河，流域面积748km2，山西省境内流域面积608.4km2。

2 洪水计算

2.1 暴雨洪水特性

御河流域洪水主要由暴雨形成，发生时间与暴雨发生时间相应，一般多发生在6～9月，且主要集中在7，8两月。洪水的地区分布极不均匀。

受流域下垫面、流域特性和暴雨时空分布等因素的综合影响，易发生局地性短历时的暴雨，且流域比降较大、植被较差，因而洪水的特点为来势迅猛，暴涨暴落，多形成峰高量小、历时较短、陡涨陡落的单峰尖瘦型洪水，持续时间较短、挟沙能力强，年内年际变化较大，具有典型的山溪性河流的特性。据孤山站1953～2010年资料统计，实测最大洪峰流量为2020m3/s（1967年），实测最小洪峰流量3.27m3/s（2009年），两者比值高达618。

2.2 设计洪水分析计算

2.2.1 天然洪水

本工程控制流域面积3509km2。工程上游设有孤山水文站，孤山水文站由山西省水文水资源勘测局设立，为国家基本水文站。该站位于孤山水库坝址下游3.0km处，1951年4月16日设立，1968～1969年停测，1970年1月1日由山西省水文总站恢复观测至今，具有1954～1967、1970～2005年50年完整资料。由于其实测资料系列较长，资料较为可靠，系列代表性，一致性好，本次洪水计算采用孤山水文站作为设计依据站。

2.2.1.1 孤山水文站

本次对孤山水文站1953～2005年的实测洪峰流量、24h洪量、3d洪量系列进行了系列延长，形成了1953～2010年共58年实测系列资料。

在孤山站1953～2010年系列中，1967年为首位洪水，其洪峰流量2020m3/s，是实测第二位洪峰流量的2.37倍，较为突出。而从历史文献记载来看，1896年御河得胜堡（在丰镇水文站下游）调查值1256m3/s，评价精度仅为“尚可靠”，而此场洪水在《山西省历史洪水调查成果》中未进行定量分析，因此本次不对此场洪水进行定量排序；1931年丰镇新城湾（在丰镇水文站附近）调查洪峰流量1540m3/s，评价精度仅为“参考”，本次也不予考虑。1967年8月5日丰镇水文站实测最大洪峰流量1370m3/s，孤山水文站实测最大洪峰流量2020m3/s，综合考虑历史文献考证成果及历史洪水调查成果，本次将孤山站1967年洪水按1896年以来第一位洪水处理，确定重现期为120年。

将孤山站实测洪峰、24h洪量、3d洪量进行频率分析，采用P-Ⅲ型曲线［3］进行适线，适线时以全部点据拟合最佳为主，并考虑了与历史洪水的协调。求得孤山水文站设计洪水成果如表1。

表1 设计洪水成果 单位：m3/s

孤山水文站设计洪水进行过多次分析计算，依据 《大同市御河城区段迎宾桥至光明药厂河道治理及中水调蓄工程初步设计报告》（以下简称 “御河治理一期”）；《孤山水库初步设计报告》（以下简称 “孤山水库初设”），历次设计成果如表2。

表2 各阶段设计成果比较 单位：m3/s

本次计算各频率洪峰流量、24h洪量及3d洪量均偏小，主要是系列不同引起的，“御河治理一期”采用的是1953～2000年实测系列，“孤山水库初设”采用的是1953～2005年系列，而本次将实测系列延长至1953～2010年，所延长2006～2010年系列属枯水期，实测洪峰流量均值仅6m3/s，远小于该站洪峰流量长系列平均值，使得本次计算孤山站设计洪水均值减小，此外历史洪水重现期不同，“御河治理一期”将1967年洪水按1896年以来的第一位洪水处理，重现期定为100年，本次也将该洪水按1896年以来第一位洪水处理，但重现期定为120年，这也使得本次计算设计洪水偏小。考虑到御河河道治理一期工程已经实施竣工，本次治理范围紧邻该治理工程，为使两工程顺畅斜接，且从工程安全角度考虑，本次孤山站设计洪峰流量采用“御河治理一期”成果。

2.2.1.2 其他断面

工程断面天然洪水、孤山水库入库洪水、赵家窑入库洪水及孤山、赵家窑区间洪水均采用水文比拟法折算孤山水文站设计洪水成果求得，洪峰流量的面积比指数为2/3，24h洪量、3d洪量的面积比指数为1，由此求得各断面的天然洪水如表3。

表3 各断面天然洪水成果 单位：m3/s

2.2.2 设计洪水

工程治理断面设计洪水由孤山水库［4］下泄、赵家窑水库［5］下泄及治理断面—孤山水库、赵家窑水库区间洪水叠加得出。

2.2.2.1 孤山水库调洪计算

孤山水库工程由挡水坝段、溢流坝段、泄洪冲砂闸和引水闸组成。引水闸1孔，孔口尺寸4m×3m，孔口底板高程1110m。泄洪冲砂闸6孔，孔口尺寸8m×4m，底坎高程1106.5m。溢流坝堰顶高程1119.5m。汛限水位1108.5m。

（1）涨水段。当入库洪水小于泄流建筑物泄流能力时，按来水流量控泄，库水位保持在汛限水位；当来水流量大于或等于泄流能力时，水库敞泄，水库滞洪，库水位升高。

（2）洪水退水时段。当库水位下降到汛限水位时，按来水流量控泄，库水位保持在汛限水位。

（3）水库控制流量下泄时。当遇100年一遇洪水以下时 （含100年一遇洪水），水库控制下泄流量1300m3/s。

2.2.2.2 赵家窑水库调洪计算

赵家窑水库大坝为碾压均质土坝，坝顶高程1172.24m，最大坝高达33m，坝顶宽6.0m，主坝长400m，副坝长150m。溢洪道位于大坝右端，进口高程1162.00m； 泄洪洞坐于基岩上， 进口高程1147.24m；包括放水涵洞、溢洪道及泄洪洞3部分，其中放水涵洞存在质量问题，除险加固将废弃不用，溢洪道上设置4孔高×宽为4.8m×4.0m的钢闸门，底部为驼峰堰，堰顶高程1164.24m。泄洪洞位于河川右岸，进口底高程1147.24m，泄洪洞径4.7m，汛限水位1164.24m。

当水库遇50年一遇洪水时，通过控制泄洪洞闸门的开启高度（此时溢洪道不参与泄洪），满足下游御河蓄水工程错峰流量不超过187m3/s；当水库遇100年一遇、2000年一遇洪水时，泄洪洞、溢洪道则同时敞开泄流。

2.2.2.3 工程断面设计洪水

孤山水库、赵家窑水库天然入库洪水经水库调节后下泄，与治理断面～孤山水库、赵家窑水库区间洪水按最不利情况叠加，且暂不考虑河槽对洪水坦化影响，则工程断面设计洪水成果如表4。

表4 工程断面设计洪水成果 单位：m3/s

3 结语

本次洪水计算充分考虑了上游2座水库赵家窑水库和孤山水库对设计断面洪水的影响，其余该段御河的设计洪水只考虑了上游1座赵家窑水库的影响，而孤山水库为50年一遇设计，500年一遇校核，调洪原则为当遇100年一遇洪水以下 （含100年一遇）时，水库限泄1300m3/s，对大频率洪水影响较大。

［1］李英明，潘俊峰.山西河流［M］.北京：科学出版社，2004.

［2］山西省水利厅.山西省历史洪水调查成果［M］.郑州：黄河水利出版社，2011.

［3］詹道江，叶守泽.工程水文学（第三版）［M］.北京：中国水利水电出版社，2000.

［4］中水北方勘测设计研究有限责任公司.大同市孤山水库工程初步设计［R］.2009.

［5］晋城市水利勘测设计院.大同市赵家窑水库工程初步设计［R］. 2008.

（责任编辑：王艳肖）

Analysis of flood calculation of river course treatment project in Datong Yuhe River

WANG Fei
（Shanxi Hydroelectric Investigation，Design and Research Institute，Taiyuan 030024，China）

Base on the present situation of Datong Yuhe River，this paper analyzes the necessity of engineering construction.Based on available data，the calculation methods are discussed involving design flood peak，design flood volume in 24 hours and design flood volume in three days.Meanwhile the paper arrives at a conclusion which considers the effect of two upstream reservoirs.

reservoir；measured data；peak discharge；flood volume

TV122

：B

：1672-9900（2017）04-0026-04

2017-05-05

王 飞（1986-），男（汉族），山西襄汾人，工程师，主要从事水文与水资源规划研究，（Tel）13753195515。