小清河分洪区布局调整对防洪的影响及消除影响措施研究_赵志才.pdf
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1、【防凌防洪】小清河分洪区布局调整对防洪的影响及消除影响措施研究赵志才1,王海宏2,何玉3(1 中水北方勘测设计研究有限责任公司,天津 300222;2 内蒙古自治区水利水电勘测设计院有限公司,内蒙古 呼和浩特 010020;3 河北省水利水电勘测设计研究院集团有限公司,天津 300250)摘要 文章通过构建大清河系北支一二维耦合的水动力学模型,模拟小清河分洪区布局调整前后洪水演进变化情况,分析增设安全区给小清河分洪区带来的水位、流量、蓄洪量、淹没面积变化,分析增设安全区对小清河分洪区带来的不利影响,并提出合适的预泄措施,消除安全区设立带来的影响。关键词 小清河分洪区;安全区调整;防洪;消除措施
2、中图分类号:TV87文章标识码:B文章编号:1009 0088(2022)12 0038 031分洪区概况小清河分洪区北起大宁水库,南至古城小埝和小营横堤,东部以永定河右堤为界,西部以京广铁路和自然高地为界,总面积 424 km2,容积 2 86 亿 m3。区内地势西北高、东南低。历来是大清河北支北拒马河、大石河、小清河三河洪水以及永定河分泄洪水汇集蓄滞的地区。行洪区涉及北京市丰台区、房山区以及河北省涿州市,共计 12 个乡(镇)、206 个村庄,户籍总人口 31 万人。区内国内生产总值 138 63 亿元,其中,北京市94 亿元、河北省 44 45 亿元。2布局调整方案北京市提出考虑永定河防
3、洪的重要性,并兼顾长阳新城等地区已开发建设的事实以及房山区作为疏解首都核心区人口及相关产业承接区的发展需求,建议将长阳新城及小清河干流以西、哑叭河以北建成区调整为安全区。长阳安全区:南北长 9 5 km,东西宽1 5 3 3 km,面积14 km2,地面高程 65 42m,地势东高西低、北高南低,人口约 10 4 万人。区内已经建有大宁山庄、靠山居艺墅 7 处居民小区,北京农业职业学院、长阳镇政府、北京四中房山分校及地铁房山线,涉及独义村、高岭村、稻田村等 10 个村庄。房山分区规划(国土空间规划)确定长阳镇为“京西南商务会展引领的文体休闲、科技创新智慧小镇”,作为首都核心区人口和功能疏解的集
4、中承载地。小清河干流以西、哑吧河以北安全区:南北长 6 0 km,东西宽 0 3 1 6 km,面积3 5 km2,地面高程50 42 m,地形北高南低,人口 1 15 万人。哑吧河以北保护区占地面积 3 5 km2,现在主要是商务住宅区,有篱笆房村、长阳天地、合景领峰等 8 个社区。规划定位为以居住及商业商务及生态复合街区为主要功能。3计算方法3 1模型构建本次计算采用流域水动力模拟的思路,利用 MIKE FLOOD模块(含一维 MIKE11、二维 MIKE21 耦合模块),建立大清河北支一、二维耦合的非恒定流数学模型。利用 Mike11 模型,输入各条河道的横断面数据,按照河道实际情况给定
5、河道糙率,设定各枢纽建筑物、分洪、退水口门尺寸及调度运用规则,设定各条河道不同重现期洪水来水过程及下边界水位变化过程。小清河干流、哑叭河、刺猬河、大石河均采用 2018 年实测断面资料,北拒马河、白沟河、南拒马河采用2022 年实测断面资料。小清河分洪区地形采用 2018 年实测的 1 10000 地形图,高程统一采用 1985 年国家高程基准。将小清河分洪区以 50 150 m、兰沟洼滞洪区以 200 300 m 为边长进行非结构化三角形网格剖分,并精度差别化处理,对原规划的 750 m 行洪通道进行网格局部加密,总面积约917km2,共剖分约3 5 万个网格。利用实测高程散点数据,将高程散
6、点数据嵌入网格,对高程散点数据进行插值处理,模拟实际地形。3 2设计洪水(1)小清河流域。根据小清河流域的产汇流特性、径流深以及推理公式计算的分区汇流时间,计算小清河流域的洪水过程线形状系数。以北京市政设计院的推理公式 简化式 计算的洪峰流量为准,用概化过程线法计算 20、50、100、200 年一遇各分区的洪水过程线,并对概化过程线峰后进行修正,保证洪量平衡。83内蒙古水利2022 年第 12 期(总第 244 期)小清河铁路以东平原区的径流过程计算:首先根据 北京市水文计算手册 第一分册暴雨图集中的设计雨型时程分配计算雨量过程,参照河北省太行山迎风北坡区暴雨初损、稳渗,计算小清河铁路以东平
7、原区的径流过程。小清河流域洪峰流量采用成果,见表 1。表 1小清河流域洪峰流量采用成果序号分区名称项目20 年50 年100 年200 年1小清河铁路以西2哑叭河铁路以西3刺猬河铁路以西洪峰(m3/s)139193246305洪量(亿 m3)0 050 070 080 10洪峰(m3/s)290426540667洪量(亿 m3)0 110 160 200 25洪峰(m3/s)261376492628洪量(亿 m3)0 220 320 400 48(2)拒马河设计洪水。采用 2019 年大清河系水文修订成果,张坊站设计洪水成果,见表 2。表 2张坊站设计洪水成果项 目100 年50 年20 年1
8、0 年5 年Qm(m3/s)13 80010 4006 3003 6401 610洪量(亿 m3)W1 d4 803 642 221 310 59W3 d8 596 544 042 411 12W6 d10 928 445 393 351 67W15 d13 4110 587 064 632 54W30 d15 9612 888 976 203 71(3)大石河设计洪水。大石河漫水河站设计洪峰采用北京市水利设计院大石河流域规划成果,20 年一遇洪峰 2 100m3/s,50 年一遇洪峰 3 200 m3/s,100 年一遇洪峰 4 190 m3/s。大石河漫水河站至京广铁路桥区间、大石河京广铁
9、路桥以东设计径流深与小清河流域一致,径流深分别为 20 年一遇 143mm、50 年一遇 210 mm、100 年一遇 264 mm。大石河洪峰流量采用成果,见表 3。表 3大石河洪峰流量采用成果大石河20 年50 年100 年洪峰(m3/s)2 3553 5774 428洪量(亿 m3)1 682 513 11(4)大宁水库出流。根据大清河系防洪规划,大清河系 50年一遇对应永定河系 100 年一遇洪水,大清河系 100 年一遇对应永定河系 200 年一遇洪水。大宁水库出库过程:按照水库调度原则进行调洪演算,50 年一遇洪水不泄洪,100 年一遇洪水最大下泄 214 m3/s,洪量 308
10、万 m3,200 年一遇洪水最大下泄3 130 m3/s,洪量 3 770 万 m3。3 3洪水调度方案3 3 1小清河分洪区调度按照 大清河洪水调度方案 对小清河分洪区和兰沟洼洪水进行调度。(1)当白沟河上游洪水超过其河道现状行洪能力时,充分利用北拒马河两岸小清河分洪区及刁窝套等洼地缓洪、滞洪,减轻白沟河泄洪压力。(2)当永定河超标准洪水向小清河分洪区分洪时,应利用古城小埝及白沟河左堤(上延段)将洪水控制在白沟河左堤以西。3 3 2大宁水库调度(1)当大宁水库水位达到 49 0 m(北京高程)时,开启永定河滞洪水库进水闸,同时开启稻田水库与马厂水库间的连通闸。当马厂水库水位达到设计水位 50
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