高标准行洪区行洪通道布局的洪水模拟概化

□杨艳玲 孙聪影 张 昊 赵 伟

高标准行洪区行洪通道布局分析，应建立在该区域准确合理的洪水演进成果的基础上，需要采用准确的基础数据和方法，并对成果进行合理分析。现以滹沱河（南水北调—机场路）南岸高标准行洪区行洪通道布局进行分析研究。

1.设计洪水及分析标准问题

研究高标准行洪区行洪通道布局研究，应基于合理准确的设计洪水成果。对于已有经过验证成果的，应优先采用经验证成果。关于滹沱河的洪水已进行过多次计算复核，因此此次研究采用滹沱河最新批复的设计洪水成果进行计算。滹沱河河道行洪标准为50年一遇，根据研究的行洪区行洪通道的情况和保护对象的标准（石家庄市区防洪标准200年一遇），最终确定高标准行洪区行洪通道布局分析的研究标准为100年一遇和200年一遇。

2.洪水模拟计算方法问题

洪水演进可采用不同的计算软件，这里应注意采用相对成熟且经大量验证的软件，应便于调试，否则将大量增加概化和模拟所需时间。此次选用DHI公司开发的MIKE系列软件，使用MIKE FLOOD软件进行模拟。一维模型概化滹沱河河道，二维模型概化超标准行洪区，采用MIKE FLOOD对一、二维进行耦合。

3.地形、糙率等基础数据问题

关于地形数据，理论上比例尺越大越好，但精度过高，处理的技术数据也越大，一般1:2000精度的地形数据已经足以满足要求。在此次模拟计算中，根据基础数据条件，局部关键区域有1∶1000地形图，其余采用1∶10000地形图进行补足。

糙率有历史验证资料的应进行历史洪水反演分析确定，没有洪水反演成果的要结合当地的工程经验进行参数率定。根据滹沱河相关工程经验，滹沱河主槽糙率为0.025，滩地糙率为 0.055，村庄、建筑用地糙率0.100，超标准行洪区的农田、绿地、糙率采用0.045。

图1 溃口位置分布图

4.洪水演进模拟的合理概化

为了洪水模拟软件能更真实的模拟超标准行洪问题，需要对遇高标准洪水可能发生的溃口情形进行合理概化。此研究区段的滹沱河右堤并未设置分洪口，实际行洪过程中仅存在漫堤或者局部溃堤的可能性。漫堤情况下，超标准行洪区的漫溢洪量较小，洪水风险相对较小，而局部溃堤情况下，洪水风险相对较大。

为了合理模拟可能遭遇的洪水风险情况，应人为设置溃口，满足合理且最不利的洪水风险分析原则。按照洪水风险尽量最大化的原则，考虑到该区域从上游到下游纵向长度过长，且现状水利工程的布置情形较为复杂，由此确定分区域设置溃口，并综合考虑河道、堤防状况、行政区划、历史出险、洪水风险情况等因素确定溃口位置，最终选择在上游南水北调至太平河口设置经贸大学溃口；太平河口至新元高速段设置子龙大桥溃口；新元高速至机场路段设置店上村溃口。溃口位置基本布置在各个分区的最上游处，溃口位置见图1。

为研究最大洪水风险情况，采用单一溃口方案，即研究南水北调至太平河口的洪水淹没、行洪风险，采用经贸大学溃口方案；研究太平河口至新元高速段洪水淹没、行洪风险，采用子龙大桥溃口方案；研究新元高速至机场路段洪水淹没、行洪风险采用店上村溃口方案。模拟方案按照实际演进需要，考虑100年一遇和200年一遇行洪模拟。

5.地形地物的合理概化

超标准行洪区因多年不行洪地区加速发展，地形地物均发生极大变化，历史原貌已不复存在，而高标准行洪区的划定应建立在恢复历史原貌的基础上，尽可能减少近年人为因素对该区域的改变。因此，现状地形地物的合理概化应考虑两种工况，一是考虑现状地形地物已经客观存在的洪水演进模拟，二是对现状地物进行历史还原的洪水模拟演进。

6.洪水模拟的结果分析

洪水模拟完成后，应对结果进行合理分析。为科学确定行洪通道的规模，应分析模拟区域的水深和流速等分布规律。根据各个分区的水深和流速分布情况，总结高标准行洪区内水深、流速分布的规律，将流速作为主要的分析因素，一般而言，邻堤侧流速稍大，远堤侧流速稍小。综合分析后，以某一合理流速值作为划分主要行洪区和非主要行洪区的依据。

确定主次行洪区后，为确定不同标准行洪通道规模，进行洪水模拟。在滹沱河高标准行洪区行洪通道分析中，确定了500m、1000m、1500m和2000m不同的行洪通道规模。通过概化设定，使超标准洪水仅能在设定的500m、1000m、1500m和2000m4种规模的行洪通道内向下游行洪演进，以分析不同行洪通道规模工况下，流速、水位以及行洪通道内的蓄水量、洪水淹没历时、到达时间等指标的变化情况。

根据不同行洪分区的特点，以水位或行洪通道内的蓄水量变化为主要分析指标，并结合行洪通道划定的主要制约因素，如石黄高速公路（石家庄市的防洪屏障）的路基高程作为一个重要制约因素，高标准行洪水位抬高将加大石黄高速公路的防洪压力。结合以上主要分析指标和主要制约因素，最终综合划定行洪通道规模。