黑河蓄滞洪区规划研究

梁蓉蓉

（晋中市水利勘测设计院有限公司 山西晋中 030600）

1 规划研究背景

受西太平洋副热带高压和孟加拉湾水汽的影响，叠加山西吕梁山、太行山复杂地形对偏东气流降水增幅作用，2021年10月2日20 时至7日08 时，山西出现有气象记录以来最强秋汛，多地遭遇时间久、范围广、强度大的降雨天气，强降雨主要集中在10月4日—10月5日，吕梁、临汾、晋中三市交界处一带为降雨中心。山西省平均降水量达119.5 mm，是10月常年月均降水量（31.1 mm）的3 倍以上，有18 个县（市、区）降水超过200 mm，降水量最大达285.2 mm，59 个国家气象观测站日降水量突破建站以来同期历史极值，63 个国家气象观测站过程累计降水量超过同期历史极值。

去年入汛以来，山西省平均累计降水量达581.8 mm，较常年同期（342.6 mm）偏多7 成，受持续性强降雨影响，汾河干支流多处河段发生超警戒水位，局部河段出现漫堤、冲刷和土体饱和松软现象，部分堤防局部出现溃口、纵横向裂缝等问题，部分支流入河口段溢堤发生内涝灾害等现象。

针对此次洪灾，山西省水利厅安排对汾河流域防洪工程及水毁设施开展调查，实施多项汾河流域防洪能力提升工程。本次规划的黑河蓄滞洪区为根据河道防洪标准、下游河道实际过流能力及下游防护对象的重要性等，在现状河道防洪能力不满足河道防洪标准的区段且地形适宜洪水蓄滞区域，为保护下游大学城的安全规划建设蓄滞洪区，并对不同容积的蓄滞洪区实施不同的运行调度方式，以便发生相应标准的洪水时启用不同的蓄滞洪区，蓄滞相应的洪水，以保护下游人民生命财产安全。

2 河流概况

本次研究的河流为黑河，黑河属于黄河流域汾河水系，是涧河的一级支流，发源于榆次区北部罕山，流经乌金山镇，终点为太原师范学院入涧河口，全长18.3 km，流域面积50.74 km2。

3 蓄滞洪区选址

黑河下游为大学城，大学城容纳师生约15 万人，由于现有河道防洪能力有限，发生超标洪水时将造成不可估量的损失。通过实地勘查及综合考虑地形高差、居民、工矿企业分布情况等，大学城段上游格盟能源附近为一低洼地段且没有村庄、企业，通过修建围堤及进、泄洪节制闸，发生洪灾时可以有效蓄滞洪水，因此在格盟能源附近规划黑河蓄滞洪区。黑河蓄滞洪区规划图见图1。

图1 黑河蓄滞洪区规划图

4 设计洪水分析

1）防洪标准

依据《防洪标准》（GB50201-2014）[1]，同时考虑城乡长期发展规划，着眼长远，维护河湖健康生命、实现河湖功能永续利用，综合分析确定黑河防洪标准。

黑河蓄滞洪区规划建设在格盟能源附近，本次在格盟能源下游设格盟能源断面进行设计洪水分析，格盟能源断面上游为乡镇及乡村河段，人口小于20 万人，依据《防洪标准》（GB50201-2014），防护区等级为Ⅳ等，防洪标准为10～20年一遇洪水，本次上游段防洪标准为20年一遇；下游为高校新校区段，防护区等级为Ⅲ等，防洪标准为50年一遇洪水。

2）设计洪水

黑河流域内未设水文测站，本次计算洪水采用《山西省水文计算手册》[2][3]（2011年出版）（以下简称《手册》）中提供的方法进行。本次在格盟能源设一个计算断面。流域特征值见表1。

表1 计算断面以上黑河流域特征值参数表

格盟能源断面设计洪水依据《手册》采用3 种方法进行计算，分别为：综合瞬时单位线法，推理公式法、经验公式法，综合分析比较后选用合理成果。本次洪水计算结果分析对照成果见表2。

表2 设计洪水计算结果比较表

3）洪水成果合理性分析及采用

格盟能源断面的设计洪水采用《手册》进行，三种方法各有一套完整的计算方法，且各种参数均通过大量的实测水文资料率定与验证，从上表计算成果来看，三种计算方法计算结果均比较接近，但经验公式法为一种估算方法仅作参考，综合瞬时单位线法比推理公式法的理论计算更完善、可靠且综合瞬时单位线法计算结果略大，出于工程安全考虑，本次洪峰流量、24 h 洪量采用综合瞬时单位线法的计算成果。

《榆次区黑河河道治导线规划》[4]（2019.3）中设计洪水已批复，采用《手册》流域模型法计算成果，第一段黑河源头至平地泉村（桩号0+000-5+200），20年一遇洪峰流量81.2 m3/s；第二段平地泉村到格盟能源（桩号5+200-13+800），20年一遇洪峰流量148 m3/s；第三段是格盟能源到涧河汇入口（桩号13+800-18+276），50年一遇洪峰流量198 m3/s。本次计算设计洪水成果格盟能源断面综合瞬时单位线法20年一遇与批复成果相近，说明本次设计洪水采用参数合理。

格盟能源断面不同频率的采用设计洪峰、洪量成果见表3，格盟能源断面采用洪水过程线见表4。

表3 格盟能源断面设计洪峰、洪量成果表

表4 格盟能源断面洪水过程线

洪水过程时段20.002%流量3.33%流量5%流量0.350.140.14 20.250.280.110.11 20.500.220.080.09 20.750.180.070.07 21.000.140.050.05 21.250.110.040.04 21.500.090.030.03 21.750.070.020.03 22.000.060.020.02 22.250.050.010.02 22.500.040.010.01 22.750.030.010.01 23.000.020.010.01 23.250.020.010.01 23.500.020.000.00 23.750.010.000.00 24.000.010.000.00 24.250.010.000.00 24.500.010.000.00 24.750.000.000.00 25.000.000.000.00

5 洪水调节计算

1）洪水调度运用原则

黑河蓄滞洪区在黑河超过下游河道过流能力或河道发生险情、防汛特别紧张时，向黑河蓄滞洪区分洪，承担黑河流域防洪任务。据分析，在现状情况下，当黑河来水量超过104 m3/s 时，应充分利用黑河蓄滞洪区2 行洪，加强防守；当河道发生险情或防汛特别紧张时，利用黑河蓄滞洪区1、2 蓄洪。其运用机遇相当于50年一遇。

2）蓄滞洪区缓洪库容计算

规划黑河蓄滞洪区分1、2 两区，实行分区联合运用。秋郭线以北为黑河蓄滞洪区2，秋郭线以南为黑河蓄滞洪区1，当黑河发生20年一遇洪水时，使用黑河蓄滞洪区2 滞洪；当黑河发生30年一遇洪水时，使用黑河蓄滞洪区1 滞洪；当黑河发生50年一遇洪水时，同时启用黑河蓄滞洪区1、2 滞洪。

结合以上水文成果，蓄滞洪区上游20年一遇洪峰流量为148 m3/s，30年一遇洪峰流量为178 m3/s，50年一遇洪峰流量为192.4 m3/s，下游河道最大过流能力为104 m3/s，即通过项目实施，发生标准洪水时，黑河20年一遇入蓄滞洪区流量148 m3/s，30年一遇入蓄滞洪区流量178 m3/s，50年一遇入蓄滞洪区流量192.4 m3/s，出蓄滞洪区流量为104 m3/s。根据洪水过程线、下游下泄最大流量计算，20年一遇所需容纳的最大24 h 洪量为8 万m3，蓄滞洪区最小库容为8 万m3；30年一遇所需容纳的最大24 h 洪量为17 万m3，蓄滞洪区最小库容为17 万m3；50年一遇所需容纳的最大24 h 洪量为24 万m3，蓄滞洪区最小库容为24 万m3。

综上所述，当发生20年一遇洪水时，启用黑河蓄滞洪区2 行洪；当发生30年一遇洪水时，启用黑河蓄滞洪区1 行洪；当发生50年一遇洪水时，共同启用黑河蓄滞洪区1、2 行洪。洪水蓄滞洪区最小库容计算曲线见图1、2、3。

图1 20年一遇洪水蓄滞洪区最小库容计算曲线

图2 30年一遇洪水蓄滞洪区最小库容计算曲线

图3 50年一遇洪水蓄滞洪区最小库容计算曲线

6 结论

黑河下游高校新校区段防洪标准为50年一遇，但现状河道过流能力不满足50年一遇，在下游城区河道堤防加高也不能满足要求，故需要在洪水汇入高校新校区前蓄滞部分洪水。

通过在荒地、耕地等洼地规划建设蓄滞洪区，待发生相应标准的洪水时可人为消减洪峰或短期阻滞洪水，以保护下游人民生命财产安全，或在发生超标准洪水时为下游人员转移提供充足的时间保障。