任敏康

（山西省水利水電勘測設(shè)計研究院，030024，太原）

滯洪區(qū)段河道治理規(guī)劃設(shè)計對策研究

任敏康

（山西省水利水電勘測設(shè)計研究院，030024，太原）

對中小河流來說，充分利用現(xiàn)有低洼地進行滯洪，是確保洪水安全、建設(shè)海綿城市的重要措施之一。以山西省汾陽市禹門河為例，當河道洪水下泄受下游行洪能力影響而需滯洪時，對洪水滯入滯洪區(qū)的方式對策進行研究。

禹門河；滯洪區(qū)；泄洪閘；溢流堰；水面線

我國是多暴雨洪水的國家，洪水危害是主要自然災(zāi)害之一。尤其中小河流多數(shù)未經(jīng)系統(tǒng)性治理，災(zāi)害頻發(fā)，嚴重威脅城鎮(zhèn)和農(nóng)村安全，黨中央和國務(wù)院高度重視，加快了治理進程。

滯洪區(qū)主要是指河堤外洪水臨時貯存的低洼地區(qū)及湖泊等，其中多數(shù)歷史上就是江河洪水淹沒和調(diào)蓄的場所，對江河洪水的出路和安全下泄起到十分重要的作用。現(xiàn)多被擠占，亦是造成洪澇災(zāi)害的重要因素。

防御洪水應(yīng)當采取工程與非工程相結(jié)合的綜合性防洪措施，結(jié)合海綿城市建設(shè)的指導(dǎo)思想，利用規(guī)劃的濕地、湖塘，采取分洪、滯洪措施，實現(xiàn)洪水就地蓄滯、就地入滲、延時排放，減小河道行洪壓力。但采用何種分洪方案進行滯洪對工程布局、投資、運行管理等方面影響較大，需慎重確定。本文以山西省汾陽市禹門河平川段河道為例，對治理模式及分洪方案進行研究，提出對策。

一、工程概況

禹門河平川段河道位于山西省汾陽市城區(qū)范圍內(nèi)望春村下游，長8.88 km，防護對象為賈家莊鎮(zhèn)、米家莊、古賢村等10余個村鎮(zhèn)2萬人和4萬畝（1畝=1/15 hm2）農(nóng)田，以及規(guī)劃的汾陽市城區(qū)，由此確定禹門河治理段防洪標準為20年一遇。

禹門河為文峪河支流，源于上林舍、郝家莊、北楊家莊，在潴城村東匯入文峪河，全長27.3 km，流域面積238.6 km2，其洪水采用《山西省水文計算手冊》中的經(jīng)驗公式法進行計算，進行合理性分析比較后確定洪水成果見表1。

表1 水文設(shè)計洪水成果表

文峪河發(fā)源于交城縣西北關(guān)帝山，在出山口處（文水縣北峪口村西北）建有文峪河水庫，最大安全下泄流量為150 m3/s，此即為其下游文峪河的最大行洪流量。

禹門河治理段河道較窄，寬度為24～30 m。汾屯線以下左岸為規(guī)劃的潴城滯洪區(qū)，區(qū)內(nèi)為農(nóng)田，該段堤防現(xiàn)為土堤，高1.59～3.5 m。新中國成立以來，雖然堤防經(jīng)整修加固，但堤防質(zhì)量及防洪標準偏低，極易形成洪災(zāi)。

汾屯線下游河道左側(cè)現(xiàn)有6.03 km2的潴城低洼地，歷史上就是禹門河的滯洪區(qū)，但隨著洪水的減少，逐漸開發(fā)為農(nóng)田。由于地勢低洼，地下水較高，鹽堿化嚴重。隨著汾陽市城市的發(fā)展，此地被規(guī)劃為天然濕地（汾陽市流域水系圖見圖1）。

圖1 汾陽市流域水系圖

二、河道現(xiàn)狀存在的主要問題

①文峪河干流行洪能力低，禹門河無法暢通下泄?，F(xiàn)狀條件下，汾陽市境內(nèi)文峪河干流設(shè)計行洪能力為150 m3/s，該泄流能力遠小于禹門河設(shè)計標準洪水流量，導(dǎo)致洪水無法及時排泄，并且當文峪河河道發(fā)生設(shè)計洪水時，極有可能出現(xiàn)洪水倒灌支流的情況，危及汾陽市的防洪安全。

②治理段河道行洪能力低，不滿足設(shè)計防洪標準。治理段現(xiàn)狀河道不能滿足20年一遇的防洪標準，且低于文峪河安全泄量150 m3/s。

③滯洪區(qū)段河道無溢洪設(shè)施，危及堤防安全。潴城滯洪區(qū)段河道為懸河，兩岸堤防均為土堤，無溢流設(shè)施。當發(fā)生較大洪水時，勢必產(chǎn)生無序漫堤溢流現(xiàn)象，危及堤防安全。

三、治理理念及規(guī)劃布局

1.治理模式和治理思路

本河道設(shè)計標準洪水流量遠大于其下游文峪河行洪能力，導(dǎo)致禹門河洪水不能順暢下泄。選擇的治理模式為蓄泄相結(jié)合，兼顧生態(tài)。

由于受到文峪河主河道過流能力150 m3/s的限制，當禹門河洪水大于150 m3/s或與文峪河同時發(fā)生洪水時，通常不能直接由文峪河排泄，需設(shè)置潴城滯洪區(qū)進行滯洪削峰，確保汾陽市安全。同時，在禹門河入文峪河口處興建防洪閘，限制禹門河排泄流量和防止文峪河水量倒灌。

2.規(guī)劃布局

禹門河在汾陽城東自北向南流至申家堡，有董寺河匯入后，折向東進入文峪河。治理范圍為北廓村至文峪河口段干流8.13 km及支溝董寺河口段0.75 km，總長8.88 km。

滯洪區(qū)位于汾屯線下游禹門河左側(cè)，范圍北起汾屯公路，南至董寺河口段下游禹門河，東起文峪西河，西至禹門河，面積為6.03 km2，20年一遇滯洪水量為651萬m3，滯洪水位為736.08 m，滯洪區(qū)范圍內(nèi)河道長度為5.5 km（見圖2）。

圖2 規(guī)劃布局示意圖

為減小下游河道堤防高度，洪水盡可能在靠河道上游處泄至滯洪區(qū)內(nèi)，且保證分洪設(shè)施下游河道行洪流量最小，以盡可能降低洪水位，由此確定在汾屯線處（滯洪區(qū)首端）和董寺河匯入口及治理段末端防洪閘前的堤防軸線上各設(shè)置一座側(cè)堰，共3座。堰高根據(jù)治理段河道內(nèi)洪水流量為文峪河安全泄量150 m3/s時的水面線確定。

滯洪區(qū)退水設(shè)施充分利用現(xiàn)有已建或在建的退水閘。

四、主要工程措施

1.設(shè)置滯洪區(qū)

禹門河20年一遇洪峰流量為474.4 m3/s，由于受到文峪河主河道過流能力150 m3/s的限制，當禹門河發(fā)生較大洪水或與文峪河同時發(fā)生洪水時，需啟用滯洪區(qū)暫時蓄滯，待文峪河洪水過后再緩慢排泄，保證禹門河行洪安全和文峪河不超安全泄量。

為此，在治理段下游利用潴城天然洼地設(shè)置滯洪區(qū)，范圍北起汾屯公路，南至董寺河口段下游禹門河，東起文峪西河，西至禹門河，面積為6.03 km2，有效滯洪庫容923萬m3，滿足禹門河20年一遇洪量522萬m3的蓄滯要求。

2.設(shè)溢流堰分洪

分洪設(shè)施有溢流堰和分洪閘兩種方案進行比較。

溢流堰：結(jié)合堤防設(shè)計，在滯洪區(qū)首端和末端及董寺河入口3處設(shè)置溢流堰，溢流堰設(shè)計為梯形斷面，堰頂寬為4 m，與堤頂同寬，上、下游邊坡為 1∶2.5、1∶2，采用 500 mm厚M7.5漿砌石貼坡防護，堰下游設(shè)格網(wǎng)石籠海漫防沖，堰長分別為400 m、700 m、500 m，估算投資為900萬元。

分洪閘：該方案在以上3處位置設(shè)置分洪閘，閘址與堤線重合，3座分洪閘的閘孔總凈寬分別為32 m、75 m、100 m，經(jīng)估算，3座分洪閘投資為3 000萬元。

通過比較，推薦采用溢流堰方案，優(yōu)點如下：①為自動敞口溢，無須運行調(diào)度，管理運行方便；②均為土建工程，投資小，檢修、維護簡單方便；③工程施工簡單方便，工期短。

溢流堰位置及分洪流量確定的原則為：①洪水盡可能在靠河道上游處泄至滯洪區(qū)內(nèi)，以減小下游河道堤防高度；②保證分洪設(shè)施下游河道行洪流量最小，按文峪河的安全泄量150 m3/s確定；③盡可能降低洪水位，降低堤防高度。

根據(jù)以上原則，滯洪區(qū)的分洪設(shè)施共設(shè)有3處，即#1溢流堰、#2溢流堰、#3溢流堰，分別位于汾屯線下游、董寺河匯入口下游及治理段末端的禹門河左堤上。

為減少滯洪區(qū)啟用次數(shù)，溢流堰高度根據(jù)禹門河最大自由下泄流量150 m3/s（文峪河最大安全泄量）時的河道水面線確定，#1溢流堰、#2溢流堰、#3溢流堰的堰高分別為2.06～2.18 m、3.09～3.23 m、3.71～3.94 m。

3.河道行洪流量確定

文峪河安全泄量為150 m3/s，當禹門河和董寺河上游來水超過該流量或文峪河上游來水時，洪水均自溢流堰溢入滯洪區(qū)。為降低河道堤防高度，減小工程投資，溢流堰后的河道流量均按文峪河最大安全泄量150 m3/s考慮，溢流堰上游河道按設(shè)計洪峰流量考慮。

各段河道設(shè)計洪峰流量見表2。

表2 河道分段行洪流量表 （單位：m3/s）

受安全泄量限制，堰頂溢水水頭較小，堰較長，在計算側(cè)堰過流能力時不能忽略河道內(nèi)水面比降，故本工程按微積分原理采用明渠恒定非均勻漸變流與側(cè)堰溢流公式聯(lián)合分段求解，即將該段河道自下而上劃分為若干小段，并假定每小段為恒定流，采用該小段河道內(nèi)的平均流量來推算水面線，堰上水頭為該小段河道水面線減去堰高的平均值，計算出該小段側(cè)堰溢流的流量和始、末端河道內(nèi)流量。

將各小段水面連起來即為每座溢流堰段河道水面線，各小段側(cè)堰溢流的流量累加起來即為每座溢流堰的總分洪流量，總長度即為堰長。經(jīng)計算，3座分洪設(shè)施的分泄流量分別為：#1溢流堰主要分泄禹門河超過150 m3/s流量的洪水，即分泄流量為215 m3/s；#2溢流堰分泄董寺河及城市總退全部設(shè)計洪水，分泄流量為338.4 m3/s；#3溢流堰僅當文峪河上游來水時啟用，最大分泄流量為150 m3/s。堰長分別為400 m、700 m、500 m。

五、結(jié) 語

本文分析了汾陽禹門河實際情況，深入探討了滯洪區(qū)段河道設(shè)計對策，總結(jié)了采用滯洪、蓄洪模式的河道治理經(jīng)驗，確定溢流堰代替分洪閘，并將其布置于滯洪區(qū)首、尾和支流匯入口處的分洪方案，不僅增加了洪水的利用程度，更大大減小了治理段及其下游河道的防洪壓力，具有一定的借鑒意義。 ■

[1]堤防工程設(shè)計規(guī)范[S].中國計劃出版社，2013.

責任編輯 張瑜洪

Studies on planning and design for river course training in river sections of flood detention basins//

Ren

Minkang

To small and medium rivers,making beneficial use of existed lowland to store floods can be one of the key measures for the initiation of sponge cities and flood security in China.Taking Yumenhe River in Fenyang City of Shanxi Province as an example,approaches of storing floods in detention basins when flood discharge capacity in the lower reaches is insufficient are examined.

Yumenhe River;flood detention basin;flood discharge gate;spillway weir;water surface curve

TV878

：B文章編號：1000-1123（2017）01-0020-03

2016－07-20

任敏康，高級工程師。