沧州市区域设计洪水简析

4 五十年一遇设计洪沥水分析计算　　

4.1 运东平原区设计洪沥水分析计算　　

　　运东平原区指南运河以东、漳卫新河以北、子牙新河以南的区域，东临渤海，为滨海平原区。它主要包括沧州市的黄骅市、海兴县、盐山县、孟村县、南皮县、东光县、吴桥县、中捷友谊农场和南大港农场的全部以及沧州市、沧县、青县和泊头市的一部分，总面积7450km²。按流域划分属于黑龙港流域的一部分，按三大铲流类型区划分包括二十二个分区中的Ⅱ-4区和Ⅲ区的大部分，总面积7450km²，其中Ⅱ-4和Ⅲ区面积分别为2741.3km²和4708.7km²。　　

　　按照《河北省平原地区中小面积除涝水文修订报告》提供的分析方法，进行该流域五十年一遇设计暴雨洪水分析计算，分析计算过程如下：　　

　　（1）运东平原区分区设计暴雨洪水分析计算　　

　　各产流类型小区五十年一遇设计暴雨洪水分析计算结果如下表3-3。　　

　　表3-3              运东平原区设计洪沥水计算结果　　

分区	面积（km2）	CV	CS=3.5CV	3	Xp=　 　　　3·Kp	Xp面	Pa	Pa1	R
Ⅲ	4708.7	0.55	1.925	120	309.6	281.8	50.0	48.0	170
Ⅱ4	2741.3	0.50	1.750	115	278.3	253.3	50.0	48.0	121
合计	7450								152

　　（2）运东平原区设计洪水计算　　

　　有表3-3知，Ⅲ区五十年一遇面平均径流深为170mm，Ⅱ-4 五十年一遇面平均径流深为121mm,用面积加权的方法，根据各分区径流深计算运东平原区五十年一遇面平均径流深为152mm。　　

　　（3）推求五十年一遇暴雨洪水最大洪峰流量Qmax　　

　　将运东平原区平均径流深R=152mm和面积F=7450km²代入（3）式求得五十的一遇最大洪峰流量Qmax。　　 Qmax=0.022R　0.92F　0.80=0.022×1520.9×74500.80=2802m³/s　　

　　（4）计算洪水流量过程线　　

　　将相关数据代入（4）式计算设计流量过程线底宽T。　　

　　T=0.278　 　　　=0.278×　 　　　=274h　　

　　根据（5）（6）式和表3-1计算设计概化流量过程线纵横坐标值，见表3-4。　　

　　 表3-4   运东平原区五十年一遇设计暴雨洪水流量过程线坐标值　　

　 　 根据表3-4的纵横坐标值，可点绘运东平原区五十年一遇设计洪水流量过程线如图3-2。　
　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　图3-2中阴影部分面积为运东平原区内主要排沥河道按现状排水能力计算的总排水量，据统计，运东平原区直接入海的排沥河道主要有8条，设计总排水能力846.8m3/s。经过几十年的运行，这些排沥河道的排水能力现在大大降低。上世纪八十年代“三查三定”资料表明，南排河排水能力平均只有原设计能力的46.5%，入海口附近段排水能力只有设计排水能力的12.7%。河北省水利厅水利勘测设计研究院在制订河北省防洪规划时也对部分河道排水能力作了复核，结果见表3-5。复核的八条河道过水能力平均只有设计值的57.6%，平均下降了42.4%。表3-5中统计的八条河道均为黑龙港流域的骨干排水河道，其中老盐河、滏东排河、清凉江、江江河均为运西河道，过水能力平均为设计值的61.7%，平均下降了38.3%；运东的2条排水河道宣惠河与沧浪渠淤积要较运西河道严重许多，过水能力平均为设计值的44.5%，平均下降了55.5%。因此，按黑龙港流域8条河道现状平均过水能力推算运东八条排沥河道的现状过水能力不会比现状实际过水能力更小。照此推算，运东八条排沥河道的现状排水能力为488m3/s。　　 　 　

　　表3-5      部分排沥河道排水能力复核成果表　　

　　运东平原区五十年一遇的暴雨洪水过程总水量为11.221亿m3，运东排水河道可以排走4.0100亿m3，剩余7.2121亿m3水量将在境内滞留。　　

4.2 黑龙港平原区设计洪沥水计算结果　　

　　黑龙港平原区地域辽阔，为子牙河水系与漳卫南运河水系之间的区域，总面积22211.8km²，其中河北省22035.1km²，山东省及天津市分别为136.2km²和40.5km²。南运河自德州至周官屯纵贯南北，将全区分为黑龙港与运东两个地区，南运河西堤以西为黑龙港流域，流域面积15058km²，包括邯鄣、邢台、衡水、沧州四个市的大部，山东省德州市一部及天津市大港区的几个村，分属44个县（市）的全部或一部分，其中有沧州市、泊头、献县、河间、沧县、青县等县（市）。　　

　　按照《河北省平原地区中小面积除涝水文修订报告》提供的分析方法，进行该流域五十年一遇设计暴雨洪水分析计算，分析计算过程如下：　　

　　（1）分区设计暴雨洪水分析计算　　

　　各产流分区五十年一遇设计暴雨洪水分析计算结果如下表3-6。　　

　　表3-6         黑龙港平原区设计暴雨洪水计算　　

分区	面积（km2）	CV	CS=3.5CV	3（mm）	Xp=　 　　　3·Kp（mm）	面（mm）	Pa　　 （mm）	Pa1（mm）	R　　 （mm）
Ⅰ2-5	1381.5	0.50	1.75	113	273.5	257.1	50	48	103.0
Ⅰ0-3	2110.5	0.55	1.925	115	296.7	270.0	50	48	72.0
Ⅰ1-6	1152.8	0.55	1.925	115	296.7	280.4	50	48	94.0
Ⅰ1-7	4784.9	0.50	1.75	115	278.3	253.3	50	48	78.0
Ⅰ2-4	1673.3	0.50	1.75	105	254.1	235.8	50	48	86.8
Ⅰ2-6	1290.6	0.55	1.925	115	296.7	278.9	50	48	114.0
Ⅱ-3	3014.9	0.50	1.75	115	278.3	253.3	50	48	121.0
合计	15408.5								93.0

　　（2）黑龙港平原区设计洪水计算　　

　　计算结果表明，Ⅰ2-5、、Ⅰ0-3、Ⅰ1-6、Ⅰ1-7、Ⅰ2-4、Ⅰ2-6、Ⅱ-3区五十年一遇设计暴雨径流深分别为103.0、72.0、94.0、78.0、86.8、114.0、121.0、93.0mm,以分区面积为权重，用面积加权的方法计算得黑龙港平原区五十年一遇设计暴雨径流深为93.0mm　。　　

　　（3）推求最大洪峰流量　　

　　将黑龙港平原区流域面积F、设计暴雨产生的流域径流深R代入公式（3），可求得最大洪峰流量Qmax。　　 Qmax=0.022R　0.92F　0.80=0.022×93.00.92×15408.50.80=　3189m3　/s。　　

　　（4）计算流量过程线　　

　　根据《河北省平原地区中小面积除涝水文修订报告》提供的方法，黑龙港流域五十年一遇设计暴雨洪水最大流量过程线计算如下。　　

　　将有关数据代入（4）式求取概化流量过程线底宽T：　　 T=0.278　 　　　=0.278×　 　　　=304.7h　　 根据（5）、（6）式和表3-1可求得概化流量过程线纵横坐标值，见表3-7。　　

　　表3-7    黑龙港流域五十年一遇设计暴雨洪水概化过程线纵横坐标值　　

　 　 根据表3-7的纵横坐标值，可以得到如下概化流量过程线图3-3。　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图3-3中阴影部分的面积表示南、北排河现状条件下可以安全排出的水量。由表3-5知，南排河现状平均排水能力为原设计排水能力的62.8%，北排河现状平均排水能力为原设计排水能力的62.4%。黑龙港流域的入海通道现只有南、北排河，二者平均排沥能力下降了31.4%，二者现状排水能力之和659m3/s即为黑龙港流域的现状最大排水能力。　　

　　通过量算图3-3可知，黑龙港流域五十年一遇设计暴雨洪水过程总水量为14.7025亿m3，南北排河可以安全下泄5.8494亿m3，其余8.8531亿m3将在流域内滞留。　　

4.3 清南平原区设计洪沥水计算　　

　　清南平原区指大清河南系的平原区，南邻滹沱河，东为子牙新河，西为潴龙河，沧州市的任丘市、肃宁县的全部以及河间市与献县的一部即包括在清南平原区内，另外还包括保定和廊坊的部分县市，根据河北省水利水电勘测设计研究院2002年制定的《大清河流域防洪规划报告》，潴龙河远期防洪标准为五十年一遇，根据河北省水利水电勘测设计研究院2002年制定的《子牙河流域防洪规划报告》，子牙河系滹沱河、子牙河防洪标准均为五十年一遇，因此，淀东清南平原形成一块比较封闭的平原区，该区的防洪可不考虑超过五十年一遇标准的流域上游洪水，可只考虑本地沥水。　　

　　淀东清南区包括二十二个产流类型区中的Ⅱ-2区、Ⅰ1-4区和Ⅰ2-3区，总面积5715.8km2。按照《河北省平原区地区中小面积除水文修订报告》提供的方法，进行该流域五十年一遇设计暴雨洪水分析计算。计算过程如下：　　

　　（1）产流分区设计暴雨洪水分析计算　　

　　各产流类型分区五十年一遇暴雨洪水分析计算结果如下表3-8。　　

　　表3-8             淀东清南平原区设计暴雨洪水计算　　

分区	面积（km2）	CV	CS=3.5CV	3（mm）	Xp=　 　　　3·Kp（mm）	面（mm）	Pa（mm）	Pa1（mm）	R　　 （mm）
Ⅰ1-4	1159.0	0.50	1.75	105	254.1	241.4	50	48	71.8
Ⅰ2-3	1518.9	0.50	1.75	105	254.1	236.3	50	48	82.5
Ⅱ-2	3037.9	0.50	1.75	105	254.1	231.2	50	48	105.0
合计	5715.8								92.3

　　（2）淀东清南平原区设计洪水计算　　

　　分区计算结果表明，Ⅰ1-4区、Ⅰ2-3区、Ⅱ-2区、Ⅱ-2 4区五十年一遇暴雨产生的径流深分别为71.8、82.5、105.0mm，一分区面积为权重，用面积加权方法计算全区五十年一遇暴雨产生的径流深为92.3mm。　　

　　（3）推求五十年一遇最大洪峰流量　　

　　将清南平原区流域面积F，设计暴雨产生的流域径流深R代入公式（3）可求得最大洪峰流量Qmax。　　 Qmax=0.022R　0.92F　0.80=0.022×92.30.92×5715.80.80=1432.4m³/s　　

　　（4）计算洪水流量过程线　　

　　根据《河北省平原地区中小面积除涝水文修订报告》提供的方法，淀东清南平原区五十年一遇设计暴洪水流量过程线计算如下：　　

　　将有关数据代入（4）式计算概化流量过程底宽T。　　

　　T=0.278　 　　　=0.278×　 　　　=249.7h　　

　　根据（5）、（6）式和表3-1可求得概化流量过程线纵横坐标值，见表3-9。　　

　　表3-9    淀东清南区五十年一遇设计暴雨洪水过程线纵横坐标值　　

　　根据表3-9的纵横坐标值，可以绘制淀东清南区概化流量过程线图3-4。
　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 图3-4中阴影部分面积表示淀东清南平原区主要排沥河道古洋河、小白河现状条件下可以安全排泄的水量。淀东清南平原区较大排沥骨干河道只有古洋河与小白河。古洋河设计排水能力98m³/s，设计标准五年一遇。小白河设计标准也为五年一遇，设计排水能力72m³/s。二者排水能力合计为170m³/s。由于淤积，现状排水能力按原设计排水能力的57.6%计算（表3-5中八条河道复核成果），现状排水能力为98m³/s。　　

　　通过量算图3-4可知，淀东清南平原区五十年一遇设计暴雨洪水过程总水量为5.2279亿m³，小白河、古洋河可安全下泄0.8167亿m³，其余4.4112亿m³水将在流域内滞留。　　

5 结语　　

　　沧州市地处海河流域南系的下游，漳卫南运河系、子牙河系、大清河系的主干河道主要承接上游山区的洪水，当地的沥水由排沥河道排泄。这几大河系经多年治理，防洪标准较高，均在五十年一遇标准以上，因此，进行小面积的暴雨洪水设计时可不考虑与上游洪水的遭遇问题，本次进行分区五十年一遇设计暴雨洪水计算时，就没有考虑上游洪水与当地沥水的遭遇。三大行洪河系堤坊坚固，将沧州市分割成运东平原区、黑龙港平原区和清南平原区等几个相对封闭的区域，为区域暴雨洪水计算提供了条件。本次洪水计算采用了手册法，即根据《河北省平原地区中小面积除涝水文修订报告》提供的方法，先进行五十年一遇暴雨设计，然后根据设计面平均雨量和设计流域前期影响雨量Pa，分区求得流域平均径流深R，最后根据R和流域面积F求得五十年一遇最大排水流量，进而计算出排水流量过程，整个分析计算过程可概括为设计暴雨——产流——汇流三个环节。对工程防洪产生直接影响的是汇流环节。暴雨落到地面上，部分雨水形成地表径流，地表径流向河渠汇集的过程称为汇流。由于平原排沥河道大多为五年一遇的标准，当遇到高标准的暴雨洪水时，河槽内排不出产生的洪水，产生外溢，行成遍地行洪，河堤外的建筑物就会受到洪水危胁。　　

上一页  [1] [2]