灤河灤縣站設計洪水分析計算

楊利紅

（河北省水利水電第二勘測設計研究院，河北 石家莊 050021）

在灤河上建有4座大型水庫、9座中型水庫及多處小型水庫和塘壩，上游水庫調度調洪作用改變了下游設計斷面天然洪水的洪峰流量、時段洪量及洪水過程線形狀，從而改變了設計斷面洪水的概率分布。文中通過對灤河下游灤縣段洪水設計分析計算，闡述水庫群下游河道防洪設計洪水的計算方法。

1 洪水特性分析

灤河上建有多處水庫和塘壩，對灤河洪水起到了一定的調蓄作用。潘家口水庫、大黑汀水庫、桃林口水庫是灤河流域內最主要的3座大型水利樞紐工程。潘家口水庫壩址位于遷西縣灑河橋鎮(zhèn)桃園村北，大黑汀水庫壩址在遷西縣境內大黑汀村，大黑汀水庫位于潘家口水庫的下游，兩庫首尾相連，形成灤河梯級開發(fā)工程。桃林口水庫位于灤河支流青龍河上[1]。

潘家口水庫控制流域面積34240km2，占灤河流域山區(qū)面積的75%，總庫容29.3億m3，防洪庫容7.0億m3，設計防洪標準為1000年一遇洪水，校核標準為5000年一遇洪水，是以供水為主，兼顧防洪、發(fā)電等綜合利用的大（Ⅰ）型水利樞紐工程。

大黑汀水庫為一座大（Ⅱ）型水庫，位于潘家口水庫下游30km的灤河干流上，水庫以上流域面積35580km2，占全流域總面積的79%，其中兩座水庫之間的區(qū)間面積為1340km2。大黑汀水庫是以蓄水興利為主的水庫，不承擔下游防洪任務，溢流壩泄洪能力很大，洪水期間不控泄。水庫總庫容為3.37億m3，設計防洪標準為100年一遇洪水，校核標準為1000年一遇洪水[2]。

桃林口水庫位于河北省青龍縣二道河村附近的灤河支流青龍河上，控制流域面積5060km2，總庫容8.59億m3。桃林口水庫是以城市供水和灌溉為主的大（Ⅱ）型水利工程，水庫設計標準為100年一遇洪水，校核標準為1000年一遇洪水[3]。

2 設計洪水

灤河京山鐵路橋下游平原河段設計洪水以灤縣水文站為控制斷面。由于上游潘家口、大黑汀和桃林口3座大型水庫中僅有潘家口水庫承擔下游防洪任務，因此灤縣站的設計洪水組成按潘家口水庫以上和潘家口至灤縣區(qū)間兩個區(qū)域進行分析[4]。在《灤河流域防洪規(guī)劃》（2006年，該成果已通過河北省人民政府批準）中，對灤縣以上的主要控制站潘家口、灤縣、潘家口～灤縣區(qū)間洪水在《灤河流域補充規(guī)劃》（1985年）的基礎上，將系列延長至1997年進行復核，復核結果顯示各站特征參數(shù)均無大的變化，仍采用“補充規(guī)劃”中的設計洪水成果。由于1997年以來無大暴雨洪水發(fā)生，文中仍采用《灤河流域防洪規(guī)劃》中的成果。

2.1 主要控制站設計洪水

上游水庫用水調度和防洪調洪作用改變了下游設計斷面的天然洪水流量、時段洪量及洪水過程線。為了推求下游設計斷面設計洪水，可將實測洪水流量資料按水庫調度規(guī)則逐年進行模擬調洪，推求出設計斷面的洪水過程線，從中統(tǒng)計出受水庫調洪影響的設計斷面洪水特征值系列。

灤縣灤河河段設計洪水以灤縣站為控制站。上游潘家口、大黑汀和桃林口3座大型水庫中僅有潘家口水庫承擔下游防洪任務，灤縣工程段及以上主要控制站潘家口、大黑汀、灤縣、桃林口的設計洪水以及潘家口～灤縣區(qū)間洪水的分析成果見表1[7]。

表1 灤河主要控制站洪水分析成果

2.2 灤縣站設計洪水

關于灤縣站設計洪水采用潘家口設計、還是潘灤區(qū)間設計，采用了典型洪水組成法和同頻率洪水組成法進行分析。

2.2.1 典型洪水組成法

近期灤河流域發(fā)生的大洪水年份主要有1949年、1959年和1962年，其中1949年因潘家口站無實測資料無法進行組成分析，主要對1962年、1959年洪水組成進行分析。

1959年灤縣站7月22日洪水的洪峰流量為24000m3／s，接近50年一遇洪水，3日洪量20.0億m3。潘家口站洪峰流量僅為4220m3／s，相當于5年一遇；3日洪量為5.2億m3，占灤縣站3日洪量的26%。

1962年灤縣站7月27日洪水的洪峰流量為34000m3／s，相當于100年一遇洪水，次洪水總量為50.4億m3。對應此次洪水過程，潘家口站洪峰流量18800m3／s，相當于50年一遇洪水，次洪水總量為19.3億m3，占灤縣站洪量的38.3%。潘家口以下區(qū)間盡管流域面積僅占灤縣以上流域面積的22.1%，但產流量卻占灤縣站洪量的61.7%。

從兩場較大洪水的組成情況可以看出，灤縣站的洪水組成中潘家口站和潘家口～灤縣區(qū)間的洪水相差十分懸殊。

2.2.2 同頻率洪水組成法

根據實測資料分析，在1958年、1959年、1962年、1964年、1984年及1994年等較大洪水中，主要來自潘家口以上的僅有1958年，其余年份均以潘家口～灤縣區(qū)間洪水為主。同頻率組成法即考慮潘家口站與灤縣站同頻率、潘家口～灤縣區(qū)間相應和潘家口～灤縣區(qū)間與灤縣站同頻率、潘家口站相應兩種情況，分析的洪水標準主要針對灤河下游防洪標準，即50年一遇洪水。

灤縣站50年一遇天然洪峰流量為28100m3／s，潘家口站同頻率的洪峰流量為17800m3／s。按潘家口站與灤縣站洪水洪峰流量基本遭遇考慮，由灤縣站洪水減去潘家口站經演變后的過程得到潘家口～灤縣區(qū)間洪水過程，洪峰流量為12000m3／s，相當于20年一遇洪水。

潘家口～灤縣區(qū)間50年一遇洪水的洪峰流量為18200m3／s，由灤縣站洪水減去潘家口～灤縣區(qū)間洪水得潘家口站演變至灤縣站的洪峰流量9900m3／s，換算至潘家口為12000m3／s，相當于20年一遇洪水。

2.2.3 設計洪水成果

從以上分析可知，潘家口～灤縣區(qū)間發(fā)生與灤縣站同頻率洪水的機遇較高且對灤縣站的防洪較為不利，因此，灤縣站設計洪水組成采用潘家口～灤縣區(qū)間與灤縣站發(fā)生同頻率設計洪水、潘家口發(fā)生相應洪水的組合方式。灤縣站即治理河段設計洪水成果見表2。

表2 設計洪水成果表

4 結論

灤河下游灤縣段洪水設計，受上游水利工程的影響較大，進行洪水設計時，不僅要考慮洪水過程疊加，還要考慮人為調度洪水對下游的影響。通過分析確定受水庫群影響的下游灤縣段設計洪水為：50年一遇的洪峰流量為25000m3／s，20年一遇的洪峰流量為19630m3／s，10年一遇的洪峰流量為13600m3／s。

[1]于京要，等.灤河流域防洪規(guī)劃[R].天津：河北省水利水電勘測設計研究院，2002.

[2]王春澤，喬光建.河北水文基礎知識與應用[M].北京：中國水利水電出版社，2012.

[3]王洪彬，等.灤河中下游河道防洪工程規(guī)劃[R].天津：河北省水利水電勘測設計研究院，1997.

[4]馮平，徐向廣，王嵩.灤河下游河道建設項目防洪影響評價問題[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境，2007，21（8）：22-27.