朱愛華，戴光鑫，鄭永杰

（山東省海河淮河小清河流域水利管理服務(wù)中心，山東 濟(jì)南 250100）

山東省海河流域位于海河流域南部，該流域南依黃河，西、北以衛(wèi)運(yùn)河、漳衛(wèi)新河為界[1]，東靠渤海，地理坐標(biāo)北緯35°50′～38°15′，東經(jīng)115°15′～119°13′，行政區(qū)域包括聊城、德州兩市全部以及濟(jì)南市、濱州市、東營市黃河以北的區(qū)域，總流域面積30 945 km2，涉及29 個(gè)縣（市、區(qū)），人口1 469 萬。

本流域水系包括馬頰河、德惠新河、徒駭河3 條省級(jí)骨干河道及其所對(duì)應(yīng)支流309 條，其中，流域面積30～100 km2的191 條，100～300 km2的84 條，300 km2以上的34 條。流域河道水系以“61 雨型”防洪、“64 雨型”除澇為設(shè)計(jì)防洪除澇標(biāo)準(zhǔn)。

1 “61”“64”雨型防洪除澇標(biāo)準(zhǔn)的由來

徒駭、馬頰河流域歷史上就是重要的糧棉產(chǎn)區(qū)，由于受地理、土壤、氣候條件的影響，解放前自然災(zāi)害時(shí)有發(fā)生，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率低，旱澇不穩(wěn)。1950 年開始，國家高度重視該流域的問題，在三年恢復(fù)時(shí)期，對(duì)徒駭河下游壩上閘至垛圈段、中段小運(yùn)河至禹城段，按三日降雨兩日排完的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了疏浚治理，對(duì)問題較多的較大支流倪倫河、土馬河、葦河、郝家溝、單寺干溝等也進(jìn)行了疏浚。自1951 年，徒駭河和馬頰河開始陸續(xù)設(shè)立水文站點(diǎn)，洪水測報(bào)由此開始，水文資料的積累工作也展開。

20 世紀(jì)60 年代初，海河流域連續(xù)幾年遭遇了洪水侵害。1963 年，毛主席向全國發(fā)出了“一定要根治海河”的號(hào)召[2]。自此，山東海河流域排水系統(tǒng)進(jìn)入了大規(guī)模治理階段，治理標(biāo)準(zhǔn)開始為三年一遇標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過1964 年大雨之后，認(rèn)為三年一遇標(biāo)準(zhǔn)偏低，因當(dāng)時(shí)暴雨、徑流資料較少，如果僅用連續(xù)幾年大水作頻率分析，系列太短，代表性較差，為了使治理標(biāo)準(zhǔn)具有一個(gè)明確的形象概念，采用典型年法，由山東省水利勘測設(shè)計(jì)院有限公司（原山東省水利勘測設(shè)計(jì)院）、魯北工程局會(huì)同有關(guān)地區(qū)水利局按典型年“64 雨型”“45 d面降雨400 mm”除澇、“61 雨型”“45 d 面降雨600 mm”防洪這一形象標(biāo)準(zhǔn)共同編制了徒駭河、馬頰河干流治理工程擴(kuò)大初步設(shè)計(jì)，該標(biāo)準(zhǔn)1965年經(jīng)原水電部批準(zhǔn)。

“64 雨型”排澇、“61 雨型”防洪設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，利用排水模數(shù)與流域面積的關(guān)系推求設(shè)計(jì)排水流量，即

式中：Q排、Q防分別為設(shè)計(jì)排澇、設(shè)計(jì)防洪流量，m3/s；F 為控制斷面以上流域面積，km2；M排、M防為排澇、防洪排水模數(shù)，（m3/s·km2）。

2 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)用中存在的問題

2.1 不能說明其設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的高低

該設(shè)計(jì)防洪除澇標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)原水電部批復(fù)的排澇模數(shù)確定的，以流域面積乘以對(duì)應(yīng)的“61雨型”排澇模數(shù)即為防洪設(shè)計(jì)流量，以流域面積乘以“64 雨型”排澇模數(shù)對(duì)應(yīng)的即為排澇設(shè)計(jì)流量。由于原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)采用的是典型年法，其設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)沒有重現(xiàn)期的概念，難以說明其標(biāo)準(zhǔn)的高低。

2.2 原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)存在不適應(yīng)問題

1）產(chǎn)流過程發(fā)生變化。由于大規(guī)模的工程治理及農(nóng)田基本建設(shè)，流域下墊面較20 世紀(jì)六七十年代變化很大，產(chǎn)流過程已經(jīng)發(fā)生變化。經(jīng)初步水文分析，對(duì)平原河道排水模數(shù)M=KRF-n中系數(shù)n、k，n 仍為0.25 左右，變化不大；k 值原采用0.017 2，經(jīng)分析，徒駭河為0.035，馬頰河為0.033，德惠新河為0.025 2，均大于原值。說明經(jīng)過治理及多年變化，暴雨匯流快、河道峰量大。因此，河道的防洪除澇能力應(yīng)相應(yīng)調(diào)整，原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)存在與現(xiàn)狀不適應(yīng)問題。

2）原標(biāo)準(zhǔn)未考慮流域地形坡度問題。山東海河流域地面坡降上游大約1/5 000～1/8 000，中游1/8 000～1/10 000，下游1/12 000～1/20 000[3]，地勢(shì)東北低、西南高；橫向地勢(shì)是南高北低，橫向的地面比降更趨于平緩。不同的地面坡降，在同等降雨情況下，暴雨匯流時(shí)間明顯不同。

3）原標(biāo)準(zhǔn)未考慮流域降雨分布情況。從多年汛期降雨情況來看，流域汛期降雨存在兩個(gè)明顯的高值區(qū)域：趙牛新河流域、德惠新河流域，該區(qū)域歷年降雨均明顯高于流域均值。因此，原標(biāo)準(zhǔn)山東海河流域采用的排水模數(shù)明顯存在不盡合理問題。

2.3 流域面積調(diào)整問題

漳衛(wèi)河、漳衛(wèi)新河右岸的排水面積，屬于山東省的有2 934 km2，僅中、下游就有1 860 km2的澇水因排泄困難，已將這部分澇水調(diào)入了馬頰河。經(jīng)計(jì)算，這部分澇水的調(diào)入，將使馬頰河任橋以下增加排澇流量135 m3/s，比原設(shè)計(jì)增大20%流量，排澇水位將抬高0.5~0.65 m。

2.4 德惠新河的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低、排水模數(shù)偏小

德惠新河是20 世紀(jì)60 年代為解決徒駭河中下游低洼地帶排水困難而開挖的河道，是馬頰河、徒駭河之間的一條骨干排水河道。該河道于1968 年冬開工，1970 年春完工。工程建成后，為該區(qū)域的排水灌溉發(fā)揮了顯著作用，但與徒駭河、馬頰河流域相比，德惠新河流域洪澇比較嚴(yán)重，主要表現(xiàn)在以下幾方面：

1）河身淺，排澇水位高，排水能力低。德惠新河深度一般為4.5~5 m，比徒駭河、馬頰河河底高2 m 左右；排澇水位在地面以下0.5 m，個(gè)別平地面，比徒駭河、馬頰河高0.5~1 m 左右，加之河道淤積，排水能力更低。

2）德惠新河是馬頰河和徒駭河兩條高水河道之間的低水河道，并穿越60 多個(gè)洼地，且85%以上的排水面積集中在商?hào)|河以上78 km 的河段，又是歷史上的暴雨區(qū)，洪水洪峰高、洪水集流快且洪量大。根據(jù)鄭店閘水文資料顯示，1974 年汛期降雨大于“64 雨型”、低于“61 雨型”，而閘上水位超過設(shè)計(jì)防洪水位0.65 m，流量大于設(shè)計(jì)防洪流量28%；1976 年汛期降雨量低于“64 雨型”，閘上水位、流量均超過了設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)；2010 年8 月23 日23 時(shí)，鄭店閘閘前最高水位10.45 m，最大洪峰流量126 m3/s，流量為設(shè)計(jì)排澇流量的50%，而水位比設(shè)計(jì)排澇水位高0.18 m。這充分說明德惠新河的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏低，采用的排水模數(shù)偏小。然而，德惠新河上游的洪溝河、趙王河和下游任橋以下部分近20%流域面積是原馬頰河流域外，其他近80%以上的流域面積屬原徒駭河流域，其地形、地貌、水文地質(zhì)條件及暴雨徑流匯集快等流域特征與徒駭河流域相似，但在河道設(shè)計(jì)時(shí)，由于受投資規(guī)模的限制，采用了馬頰河的排水模數(shù)，馬頰河與徒駭河相比，排水模數(shù)偏小13%以上。

3）與馬頰河匯合口以上、胡道口閘以下的尾閭段淤積嚴(yán)重、流域泄水不暢，主要是匯合口以上馬頰河河道深、坡度陡、流量大，而德惠新河河底高、流量小、流速緩造成的。

2.5 水文復(fù)核分析成果差異較大

1984 年編制《海灤河流域補(bǔ)充規(guī)劃〈徒駭、馬頰河系規(guī)劃綜合報(bào)告〉》、1999 年編制《徒駭、馬頰河系防洪規(guī)劃報(bào)告》時(shí)，均已對(duì)徒駭河、馬頰河、德惠新河的設(shè)計(jì)防洪除澇標(biāo)準(zhǔn)采用頻率法按新的水文資料進(jìn)行了復(fù)核，但兩次復(fù)核成果的差異較大。

1）“84 規(guī)劃”的復(fù)核結(jié)論。根據(jù)1951—1979年28 年的降雨資料，進(jìn)行頻率分析，徒駭河滿足20 年一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)，5 年一遇排澇標(biāo)準(zhǔn)；馬頰河津浦鐵路以上符合20 年一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)、5 年一遇排澇標(biāo)準(zhǔn)，津浦鐵路以下只相當(dāng)于3～4 年一遇排澇、16～20 年一遇防洪（未考慮漳衛(wèi)新河1 860 km2面積的澇水調(diào)入馬頰河的因素）標(biāo)準(zhǔn)；德惠新河除澇標(biāo)準(zhǔn)相當(dāng)于3～4 年一遇，防洪標(biāo)準(zhǔn)相當(dāng)于15～18 年一遇。

2）“防洪規(guī)劃”的復(fù)核結(jié)論。復(fù)核防洪規(guī)劃時(shí)，3 條骨干河道的降雨資料的系列均延長到1997 年。分析評(píng)價(jià)結(jié)論：

徒駭河流域“61 雨型”防洪標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)流域面積不同差異較大，在下游，“61 雨型”防洪標(biāo)準(zhǔn)略高于50 年一遇；在中游，防洪標(biāo)準(zhǔn)相當(dāng)于30～50年一遇；在上游，防洪標(biāo)準(zhǔn)相當(dāng)于20～30 年一遇。全河“64 雨型”排澇標(biāo)準(zhǔn)高于5 年一遇，而低于20 年一遇。馬頰河與徒駭河相似，在下游，“61 雨型”防洪標(biāo)準(zhǔn)相當(dāng)于30～50 年一遇；在中游，防洪標(biāo)準(zhǔn)約相當(dāng)于20～30 年一遇；在上游，防洪標(biāo)準(zhǔn)相當(dāng)于5～20 年一遇?！?4 雨型”排澇標(biāo)準(zhǔn)在中下游，高于5 年一遇；在上游，低于5 年一遇。德惠新河流域原“61 雨型”“64 雨型”標(biāo)準(zhǔn)的重現(xiàn)期與馬頰河、徒駭河情況差異較大，“61 雨型”防洪標(biāo)準(zhǔn)在德惠新河全流域只高于5 年一遇而不足20 年一遇，“64 雨型”排澇標(biāo)準(zhǔn)更是不足5年一遇。

3 標(biāo)準(zhǔn)研究的必要性分析

1）開展“61”“64”雨型防洪除澇標(biāo)準(zhǔn)研究，是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的需要。為適應(yīng)現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，水利工程對(duì)自身的防洪除澇標(biāo)準(zhǔn)提出了更高的要求，進(jìn)行“61”“64”雨型防洪除澇標(biāo)準(zhǔn)研究，判明其標(biāo)準(zhǔn)的高低，確定其是否與當(dāng)前經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展需求相適應(yīng)，為今后的工程治理標(biāo)準(zhǔn)提供技術(shù)支撐，從而更好地發(fā)揮水利工程防洪保安的作用。

2）開展“61”“64”雨型防洪除澇標(biāo)準(zhǔn)研究，是完善流域防洪除澇工程體系的需要。山東海河流域?qū)亵敱秉S泛平原，3 條骨干河道通過支流河道彼此聯(lián)通，馬頰河與德惠新河匯流入海，流域各河系防洪工程體系中的上下游、左右岸的防洪標(biāo)準(zhǔn)和除澇標(biāo)準(zhǔn)宜協(xié)調(diào)、統(tǒng)一。根據(jù)水文復(fù)核成果，3 條骨干河道的防洪除澇標(biāo)準(zhǔn)明顯存在上下游之間、河系流域之間不統(tǒng)一的問題。開展“61”“64”雨型防洪除澇標(biāo)準(zhǔn)研究，合理確定骨干河道上下游、左右岸的治理標(biāo)準(zhǔn)，從而使流域骨干河道的防洪標(biāo)準(zhǔn)相統(tǒng)一、支流河道標(biāo)準(zhǔn)與干流河道相適應(yīng)、田間排水標(biāo)準(zhǔn)與支流河道相匹配，對(duì)完善流域防洪和除澇體系、充分發(fā)揮水利工程效益具有重要意義。

3）開展“61”“64”雨型防洪除澇標(biāo)準(zhǔn)研究，是水文事業(yè)發(fā)展的需要。在當(dāng)時(shí)水文資料短缺的歷史背景下，“61”“64”雨型防洪除澇標(biāo)準(zhǔn)的提出，體現(xiàn)了現(xiàn)代水利人的智慧，從而解決了水利工程統(tǒng)一治理標(biāo)準(zhǔn)問題。1970 年前后流域河道大規(guī)模治理后，流域下墊面條件發(fā)生了很大變化，由于土壤鹽漬化狀況的改善、地表植被覆蓋率的增加、農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)的變化以及灌排體系的完善，在發(fā)生相同降水情況下，地表徑流量減少，但匯流時(shí)間縮短，同時(shí)由于河道多處建閘蓄水，河道的洪水狀況已發(fā)生了很大變化。在水文事業(yè)高度發(fā)展的今天，開展“61”“64”雨型防洪除澇標(biāo)準(zhǔn)研究，證明其合理性、前瞻性，既是對(duì)前人的褒揚(yáng)，也是水文成果的展現(xiàn)，對(duì)推動(dòng)水文事業(yè)發(fā)展具有積極意義。

4 建 議

1）利用水文資料和先進(jìn)的技術(shù)手段，對(duì)徒駭河、馬頰河、德惠新河的設(shè)計(jì)防洪除澇標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行復(fù)核，分析“84 規(guī)劃”“防洪規(guī)劃”水文復(fù)核成果差異原因，以重現(xiàn)期概念對(duì)“61”“64”雨型防洪除澇標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。

2）根據(jù)流域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需求，以防洪保安、減輕洪澇災(zāi)害損失為目標(biāo)，以水文分析成果為依據(jù)，結(jié)合流域防洪除澇工程實(shí)際情況，以重現(xiàn)期概念提出骨干河道、支流河道、田間工程的防洪除澇標(biāo)準(zhǔn)，重新構(gòu)筑協(xié)調(diào)統(tǒng)一、適應(yīng)匹配的流域防洪除澇標(biāo)準(zhǔn)體系。

3）結(jié)合現(xiàn)代化的計(jì)算機(jī)仿真模擬手段，根據(jù)海河流域洪水特征和水系構(gòu)成，分析水文學(xué)與水力學(xué)模型在洪水過程、洪水要素和空間范圍方面的集成方式,通過數(shù)學(xué)模型準(zhǔn)確地預(yù)測不同量級(jí)洪水可能形成的淹沒范圍、水深、流速以及淹沒持續(xù)時(shí)間，根據(jù)不同頻率洪水的淹沒情況繪制洪水風(fēng)險(xiǎn)圖，確定風(fēng)險(xiǎn)范圍，查明徒駭河、馬頰河、德惠新河3 條骨干河道現(xiàn)狀防洪除澇工程體系存在的問題和薄弱環(huán)節(jié)，確定治理目標(biāo)和治理重點(diǎn)，按重新確定的流域防洪除澇標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)施綜合治理，進(jìn)一步完善流域防洪除澇工程體系，提高流域防洪保安能力。

4）加強(qiáng)信息化建設(shè)力度,建設(shè)全流域性的洪水管理預(yù)測預(yù)報(bào)信息體系，形成有效的信息采集體系、信息傳輸體系、決策支持體系等。在發(fā)生洪水時(shí)，可以迅速的采集和傳輸雨情、工情、災(zāi)情信息并對(duì)其發(fā)展趨勢(shì)作出預(yù)測和預(yù)報(bào)，最大限度地減小流域?yàn)?zāi)害損失。