永定河屈家店洪水流量减小的原因分析

    摘 要：2000年修订永定河防洪规划提出的100年一遇洪水屈家店最大流量为1800m3/s，较原规划的2200m3/s减小了400m3/s.主要原因一是控制官厅山峡洪水的方案，由建三家店水库改为建滞洪水库；二是设计洪水减小；三是洪水演进计算范围加大。（参考《www.jianzhu518.com》）

    关键词：永定河 屈家店 洪水流量 防洪规划

    永定河上游两大支流桑干河、洋河在河北省怀来县朱官屯汇合后称永定河，注入官厅水库，水库控制流域面积43400km2，占山区面积的96%。出官厅水库，经官厅山峡，于三家店进入平原。三家店以下习惯上分为四段：

    ①三家店—卢沟桥段河道长17km.

    ②卢沟桥—梁各庄段河道长约57km，两岸均有堤防，河槽宽度250～3600m，河道纵坡为1/1000～1/2500，在卢沟桥下游，永定河右侧滩地上，正在修建永定河滞洪水库。

    ③梁各庄—屈家店为永定河泛区，在永定河中下游起缓洪沉沙作用，主河道长约67km，总面积约500km2.

    ④屈家店—北塘为永定新河，全长62km，上游来水大部分由永定新河入海。

    1、永定河洪水总体安排

    1.1 永定河设计洪水

    永定河三家店基本是山区和平原的分界点。因此，三家店既是上游山区洪水的控制断面，也是中下游防洪的设计代表断面。三家店设计洪水由官厅山峡洪水和官厅以上洪水组成。其地区组成为官厅山峡与三家店同频率，官厅水库以上相应。

    1.2 洪水安排

    永定河流域防洪体系按100年一遇洪水标准设防。官厅水库控制了官厅以上流域内的洪水，遇100年一遇及以下洪水，水库控泄600m3/s.水库下泄洪水与官厅山峡洪水汇合后经三家店进入平原。遇100年一遇及以下洪水：卢沟桥拦河闸控泄2500m3/s，2500m3/s及以下洪水经永定河河道下泄；超过2500m3/S部分经小清河分洪闸入大宁水库和滞洪水库，经水库滞蓄，当永定河发生100年一遇洪水时，大宁水库下泄214m3/s入小清河。

    卢沟桥拦河闸下泄的洪水，经卢沟桥至梁各庄河道，由梁各庄进入永定河泛区。永定河泛区承担“缓洪、沉沙、削峰”任务。永定河洪水汇天堂河、龙河涝水经泛区滞洪、沉沙后，分别由永定新河和北运河入海。

    2、屈家店设计洪水流量

    2.1 原规划成果

    1970年，原海河院在永定新河设计时，对泛区进行了调蓄，计算调算结果为，50年一遇和100年一遇洪水，泛区出口屈家店洪水流量分别为1800m3/s和2200m3/s.80年代编制海河流域综合规划时，沿用了这一成果。

    2.2 本次规划成果

    1999～2000年编制海河流域防洪规划（简称“修订防洪规划”）时，根据流域洪水的总体安排，采用最新水文成果和一、二维嵌套的非恒定流数学模型进行洪水演进计算。计算结果为100年一遇洪水，屈家店最大洪水流量为1800m3/s.100年一遇洪水，两次规划采用的屈家店最大洪水流量分别为2200m3/s和1800m3/s，相差400m3/s，新成果减小了18%。

    3、屈家店洪水流量减小的原因

    3.1 洪水总体安排的影响

    1966年原水利电力部海河勘测设计院编制了《海河流域防洪规划》（草案），提出了“上蓄、中疏、下排、适当地滞”的防洪治理方针。永定河官厅水库控制官厅以上洪水，遇50年一遇及以下洪水控泄600m3/s.为控制官厅山峡洪水，规划在山峡出口附近修建三家店水库。三家店水库总库容为1.9亿m3，遇100年一遇及以下洪水水库控泄2500m3/s，可不向小清河流域分洪，全部由永定河河道承泄，经梁各庄进入泛区滞蓄。永定新河设计时，泛区的调蓄计算就是依据以上的洪水总体安排。

    官厅水库最近一次加固后，对下游河道的防洪情况有所改善，遇100年一遇及以下洪水，控泄600m3/s.因原规划修建的三家店水库已不具备实施的条件，后来提出的陈家庄水库也因种种原因在近期内难以实施。“修订防洪规划”中，将控制官厅山峡洪水的方案改为，在卢沟桥下游永定河右侧滩地上，修建永定河滞洪水库，水库防洪库容为4389万m3（稻田、马场两库总库容）。遇100年一遇及以下洪水，卢沟桥拦河闸控泄2500m3/s，2500m3/s及以下洪水由永定河河道承泄。超过2500m3/s部分，经小清河分洪闸进入大宁水库和滞洪水库滞蓄，在泛区滞洪期间滞洪水库不向泛区退水。100年一遇洪水的滞洪水量为8000万m3.

    由上述可见，两次规划关于洪水的总体安排主要不同点在于控制山峡洪水的方案不同，这种不同直接影响进入泛区的水量，进而影响了屈家店的洪水流量。三家店水库控制官厅山峡洪水，因水库位于山峡出口且防洪库容较大，可将100年一遇洪水过程削减到不超过2500m3/s，并全部由永定河河道进入泛区滞蓄。滞洪水库因其位于卢沟桥枢纽下游且属于旁侧水库，超过2500m3/s部分由小清河分洪闸分入大宁水库和滞洪水库的水量，至少在泛区滞洪期间不进入泛区。因此，两个方案进入泛区的水量和过程不同。水量大、较大流量持续时间长，则泛区滞洪水位高，出口流量大；水量小、较大流量持续时间短，则泛区滞洪水位低，出口流量小。

    3.2 水文成果的影响

    1970年设计永定新河时，泛区调蓄计算采用的三家店设计洪水为1964年原水电部北京院成果（称“老成果”），“修订防洪规划”采用的三家店设计洪水为1993年天津院成果（称“新成果”），新成果比老成果小。50年一遇洪水最大5d洪量新成果9.63亿m3，老成果为12.23亿m3，新成果较老成果减小了21%；100年一遇洪水最大5d洪量新成果为12.08亿m3，老成果为15.04亿m3，新成果较老成果减小了20%。采用老水文成果，加上有三家店水库方案的调蓄作用，100年一遇以下老成果偏大的洪量全部进入泛区是造成屈家店出流量偏大的主要原因。

    3.3 计算范围的影响

    永定河洪水的传播演进范围为：三家店至北塘河口，共约203km，其中屈家店以上为141km.1970年永定新河设计时，泛区调蓄计算的范围为梁各庄至东州（位于屈家店上游约15km），即计算时只考虑了52km泛区的调蓄作用，没有考虑三家店至梁各庄段74km河道和东州以下15km泛区的调蓄作用。“修订防洪规划”时的计算范围为三家店至屈家店的全部范围，调蓄范围加大，使得出口屈家店的计算流量减小。

    3.4 关于计算方法的验证

    1970年永定新河设计时，泛区调蓄计算采用恒定非均匀流推水面线与河道分段调洪相结合方法。

    “修订规划”时，采用河网一、二维非恒定流数学模型。描述河道水流运动采用一维圣维南方程组，描述泛区水流采用二维浅水运动方程。

    有人提出，屈家店流量减小是否与计算方法不同有关，为此，曾做过如下验证：两次规划成果除计算方法不同外，计算条件主要有三点不同，即官厅山峡洪水的控制方案不同、设计洪水不同和计算范围不同。验证计算采用本次的洪水演进计算方法，即一、二维非恒定流数学模型；计算条件采用原规划的条件，即控制官厅山峡洪水采用三家店建库方案，水文成果采用1964年北京院成果，计算范围从梁各庄到屈家店（读取东州成果）。

    以上分析和验证计算表明，三家店设计洪水减小了20%，滞洪水库方案又滞蓄了8000万m3水量，使得进入泛区的水量减少了30%～40%，再加上调蓄范围的加大，三个方面均导致屈家店流量减小。验证计算结果说明不同计算方法，结果相近。

    4、结 语

    一、二维非恒定流数学模型在其他工程，特别在淮河流域得到广泛应用并经实测洪水验证，模拟洪水演进过程精度较高。屈家店在50年和100年一遇洪水时出流量减小主要是由于官厅山峡洪水控制方案、设计洪水成果以及计算范围的变化造成的，其成果是合理的。

    郑永良