許昌市清潩河“2008·7·14”暴雨洪水分析

□王 冰（河南省許昌水文水資源勘測局）□尹小飛(河南省白龜山水庫管理局)

1.概述

清潩河為許昌市境內(nèi)潁河最大支流，上游分北南兩支，北支為潩水河，發(fā)源于新鄭市辛店西大隗山鳳后嶺北，在潩水寨西進(jìn)入長葛市，經(jīng)和尚橋東穿京廣鐵路，由北向東南貫穿許昌縣中部，由于河行高地，故又稱高底河。南支為石梁河，又名清泥河，發(fā)源于禹州市無梁鎮(zhèn)西北好漢坡，經(jīng)長葛市石固鎮(zhèn)東南進(jìn)入許昌縣，兩次穿過京廣鐵路后，繞許昌市區(qū)西經(jīng)灞陵橋東南又過鐵路，在臨潁縣東北與許昌南來的清潩河匯合，東南行在西華、鄢陵交界處的合河口注入潁河。1957年經(jīng)治理，將兩支河流在京廣鐵路路東、許昌縣浮沱村東合為一條。按照“河源為遠(yuǎn)”原則，潩水河為主干，石梁河為支流。清潩河全長149km（許昌市境內(nèi)河長71 km），流域面積2361.6 km2，主要支流有石梁河、小泥河、新溝（上游為小洪河）等。清潩河在長葛市李寨至匯入潁河口長72 km，河床比降1/1000～1/15000（控制流域面積640km2），1967年7月許昌站實(shí)測洪水流量528m3/s。其中石梁河發(fā)源于禹州市無梁鎮(zhèn)西北好漢坡，流經(jīng)長葛市西部、許昌縣北部于浮沱村東注入清潩河，全河長40.4 km，流域面積391km2。1957年長葛將其境內(nèi)河段進(jìn)行治理，設(shè)計(jì)洪水流量為320m3/s。1972年許昌縣將該河按5年一遇除澇標(biāo)準(zhǔn)治理，并陪修堤防（左右堤）總長30.6km，設(shè)計(jì)洪水流量為283 m3/s。該河是許昌市區(qū)防汛的重點(diǎn)河道之一，要求其右堤必須確保安全。

2.暴雨洪水過程

2.1 暴雨過程及特點(diǎn)

受低槽東移影響，2008年7月13日19時至7月14日7時，鄭州、許昌等市降中到大雨，局部出現(xiàn)大暴雨和特大暴雨，暴雨中心集中在許昌北部的長葛、禹州和鄭州南部的新鄭、新密四地市交界處，鄭州中南部、許昌西部，累計(jì)最大點(diǎn)雨量新密曲梁雨量站274 mm、新鄭后胡水庫203 mm，鄭州尖崗水庫185mm，禹州市禹州雨量站179mm。省氣象局遙測長葛市坡胡站436.5mm、后河414.7mm，為該區(qū)域同期雨量最大值。

2.2 洪水分析

短歷時高強(qiáng)度的降雨，致使清潩河支流石梁河以西地區(qū)各河普發(fā)洪水，7月14日凌晨清潩河流域普降暴雨，雨帶從東北部逐漸向中部延伸，截至14日8時石梁河上降水量超過100 mm的監(jiān)測站點(diǎn)有褚河（175 mm）、小呂（102.7 mm）、古城（109 mm）、無梁（132.5 mm）、郭連（101 mm）、山貨（325.1 mm）、朱閣（110 mm）等7個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，其中最大降雨點(diǎn)在山貨，雨量為325.1 mm，其它站點(diǎn)平均降雨在50 mm以上，城區(qū)降水136 mm。其中石梁河郭連鄉(xiāng)張澗斷面00：30水位上漲0.5m，01：30水位漲至5m（水位與路面持平），02：10水位上漲至5.6m，路面積水0.6m，05：00水位回落至5m，張澗村90%的農(nóng)戶進(jìn)水1m左右。04：00郭連鄉(xiāng)張澗段、軍陳段最高洪水位達(dá)5.6 m。山貨鄉(xiāng)段14日凌晨4點(diǎn)半滿槽，洪峰流量大約為150m3/s。上午7點(diǎn)左右水位下降約1m，流量為110 m3/s，10點(diǎn)水位下降2.2m，流量約為50 m3/s。由于該河道無水位觀測設(shè)施，同時段對石梁河下游許昌市東環(huán)路交通橋進(jìn)行統(tǒng)計(jì)比較，東環(huán)路交通橋處地勢較低，上游來水及周邊地區(qū)地面徑流迅速流入石梁河，14日零時左右，石梁河水位開始上漲，凌晨4時左右，東環(huán)路交通橋水位漲至最高，最高水位超出交通橋橋面0.1m，9時左右，交通橋附近河堤出現(xiàn)坍塌、斷裂現(xiàn)象。隨后逐漸回落，至13時左右，水位降落3.5m，13時30分，水位又下降 2.0m左右，水勢逐漸平穩(wěn)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，這次暴雨洪水造成石梁河堤防決口5處共長400 m，其左岸3處，右岸2處，堤防大小跌窩13處，總長度70m。

清潩河主干本次降雨歷時為7月13日21時至7月14日8時，監(jiān)測站點(diǎn)降雨量分別為坡胡435.3 mm，后河414.9 mm，增福廟229.2mm，長葛194.9mm。屬罕見的特大暴雨。暴雨發(fā)生后，徑流迅速匯入清潩河，到7月14日早上7時，長葛市區(qū)英劉閘處形成88.57m的最高水位。

洪峰到達(dá)長葛市區(qū)后，在市區(qū)段迅速聚集，形成了高水位，主河槽大部分平槽，英劉閘處形成了歷史最高水位。隨著英劉閘閘門的開啟，水位平穩(wěn)下來，至7月14日12時水位降落至84.37m。洪峰順利通過了英劉閘。由于洪水沿閘室段及東側(cè)翼墻漫溢，先將土體沖走，而后將上下游漿砌石護(hù)岸沖塌，沖走土體數(shù)千立方米。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，這次洪水清潩河主干沖毀橋涵4座，面上沖毀橋涵20多座。石梁河最大洪峰于14日10時40分到達(dá)東張閘，清潩河最大洪峰于14日14時到達(dá)學(xué)院路橋，最大流量約360m3/s，清潩河、石梁河水位淹沒灘地約70cm。

清潩河浮沱攔河閘，三孔閘門全部開啟，閘門開啟高度為5.7 m，洪水到達(dá)時為14日6點(diǎn)30分，10點(diǎn)50分水位漲平，12時20分水位開始回落，最高洪峰水位為74.05 m。16日凌晨3點(diǎn)水位回落至69.30m。浮沱閘上下游灘地均上水，上游灘地上水高度為1m。

清潩河健康路橡膠壩，壩袋全部落壩運(yùn)行，落壩高度為5.0 m，底孔全部開啟，洪水到達(dá)時間為14日7點(diǎn)30分，12點(diǎn)30分水位漲平，12點(diǎn)50分水位開始回落，最高洪峰水位為68.73m，距橡膠壩最高蓄水位70.0 m低1.27 m，16日24點(diǎn)水位回落至66.02m。

清潩河馬崗閘，五孔閘門全部開啟，開啟高度為6.4m，洪水到達(dá)時間為14日8點(diǎn)07分，13點(diǎn)30分水位漲平，14點(diǎn)30分水位開始回落，最高洪峰水位為66.18m，16日16時水位回落至61.00 m，馬崗閘上下游灘地均上水，上游灘地水深平均1.3m，下游探底水深均為1.5m。

14日15點(diǎn)左右，過境最大流量達(dá)350 m3/s，河水已上兩岸灘地，致使巨陵、王孟、王崗3個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的部分農(nóng)田受災(zāi)，受災(zāi)面積達(dá)127hm2，絕收47hm2。少部分過堤路口由于水勢較猛，路口高程低，出現(xiàn)有溢水現(xiàn)象。

3.洪水調(diào)查

3.1 調(diào)查過程及計(jì)算方法

考慮到這次洪水過程中，清潩河上呼沱閘、健康路橡膠壩和趙莊閘均有較詳細(xì)的水位記錄，因此可利用水工建筑物對洪峰流量和洪水總量進(jìn)行計(jì)算。

工程情況：清潩河健康路橡膠壩位于健康路橋上游100m處，采用充水雙錨固結(jié)構(gòu)形式，設(shè)計(jì)壩頂高程為70.0m，壩底高程65.0m，壩底長34m，壩高為5 m，高程70 m時河寬54 m，河岸邊坡為1：2，壩址處河底高程61.7m，河底處寬15m。20年一遇洪峰流量501 m3/s，50年一遇設(shè)計(jì)洪峰流量650 m3/s，需在上游向東往小洪河分洪50m3/s。

3.2 洪峰流量

石梁河支流，根據(jù)禹州市水利局調(diào)查成果，石梁河上游的郭連鄉(xiāng)張澗段14日1點(diǎn)30分至5點(diǎn)水位較高，山貨鄉(xiāng)段洪峰流量約150m3/s。

清潩河健康路橡膠壩洪峰流量采用SL227-98《橡膠壩技術(shù)規(guī)范》中推薦的寬頂堰堰流基本公式進(jìn)行計(jì)算，即：

式中Q—過壩流量，m3/s；

σ—淹沒系數(shù)，可取寬頂堰的試驗(yàn)數(shù)據(jù)；

ε—堰流側(cè)收縮系數(shù)，與邊界條件有關(guān)；

m—流量系數(shù)；

B—溢流斷面的平均寬度,m；

h0—計(jì)入行近流速水頭的堰頂水頭，m。

公式中有關(guān)參數(shù)的選擇可采用SL265-2001《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》中的有關(guān)公式和經(jīng)驗(yàn)值，其中σ可采用計(jì)算，式中H0為計(jì)入行近流速水頭的堰上水深，此處計(jì)算時為簡便不考慮行近流速，Hs為由堰頂算起的下游水深，洪峰水位為68.73m，由此計(jì)算得到淹沒系數(shù)σ為0.86，m根據(jù)《橡膠壩技術(shù)規(guī)范》中的參考值為壩袋完全坍平時m=0.33-0.36,充脹時m=0.36-0.45,因此洪峰流量計(jì)算m值采用0.35，堰流側(cè)收縮系數(shù)ε根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值采用0.97，從而得到洪峰流量為351m3/s，接近20年一遇洪水。

“7·14”暴雨洪水暴雨強(qiáng)度大、匯流快、流量較大且又發(fā)生在夜間，且本流域多年沒有發(fā)生較大的洪水過程，防汛意識不強(qiáng)，造成上游部分橋涵沖毀，下游部分農(nóng)田受災(zāi)。少部分過堤路口由于水勢較猛，路口高程低，出現(xiàn)有溢水現(xiàn)象。

4.總結(jié)及減災(zāi)建議

根據(jù)這次暴雨洪水情況，建議汛期加強(qiáng)上游暴雨監(jiān)測預(yù)警，在部分河段設(shè)置水位站進(jìn)行監(jiān)測預(yù)警，提高雨水情和工情信息的采集時效性，并盡快恢復(fù)許昌市區(qū)段的許昌水文站，以掌握暴雨洪水過程，及時作出洪水預(yù)報(bào)和預(yù)警，通過非工程措施，降低洪水災(zāi)害的影響。