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“7·21”暴雨洪水洺河上游水库对河道行洪的影响浅析

2021-12-28王玉梅

海河水利 2021年6期
关键词:洪峰出库入库

王玉梅

(河北省邯郸水文勘测研究中心,河北 邯郸 056001)

1 研究背景

洺河是汇入滏阳河中游洼地流域面积最大的一条支流,发源于太行山东麓河北省武安市境内,主要有南洺河、北洺河、马会河3 条支流。南、北洺河会合后称洺河,并在娄里纳入马会河,向东流经临洺关水文站,经鸡泽、南和2 县,于任县环水村汇入北澧河,为季节性河道。环水村以上控制流域面积3 214 km2,娄里以上为山区,控制流域面积2 210 km2,娄里以下为平原。

洺河流域地形地貌比较复杂,有山地、丘陵、平原,地势大致西高东低、南高北低。南、北洺河均发源于西部山丘区,坡陡流急,是山洪、泥石流、山体滑坡等山地灾害的高发区。下游东部平原地势平缓,由于上游山洪来势凶猛,下游河道宣泄不及,常造成山洪和沥涝灾害。

目前,在南洺河上建有青塔、车谷、大洺远3 座中型水库,在北洺河上建有口上、四里岩2座中型水库。在洺河上设有临洺关水文站,集水面积2 300 km2,其中大洺远水库集水面积1 047 km2,四里岩水库集水面积214 km2,四里岩、大洺远水库下游至临洺关水文站集水面积1 039 km2,水库控制面积占到1 261 km2,占临洺关站集水面积的54.8%。

洺河上游河流水系及水利工程分布,如图1所示。

图1 洺河上游河流水系及水利工程分布

2 降水分析

2021 年,进入7 月以来,西北太平洋副热带高压、大陆高压分别稳定维持在日本海和我国西北地区,长时间阻挡了上游系统的移动,其次受深厚的东风急流和稳定低涡切变影响,加上太行山东侧特殊地形抬升作用,使得河南、河北2 省一带发生强降雨。7 月1—20 日,洺河流域上游地区连续阴雨天气,降雨天数超过12 d,土壤趋于饱和;21—22日,邯郸市西部山区普降暴雨,洺河流域上游区域平均降雨量262.6 mm,最大日雨量为吕天井站的319.5 mm,最大小时降雨量为46.0 mm。

3 水库运用情况分析

3.1 北洺河口上、四里岩水库

北洺河口上、四里岩2座水库相距7 km,为串联水库。“7·21”期间口上、四里岩水库降水量与入、出库流量,如图2所示。

由图2 可知,北洺河流量起涨较早,与降雨过程基本一致。当小时降雨量超过5 mm时,入库流量随之起涨,降雨量变小,入库流量随之变小,降雨过程结束后,入库流量随之进入急剧降落。口上水库发挥水库调蓄作用,推迟洪峰5 h,并将洪峰由453 m3∕s削减至364 m3∕s,削峰率为19.6%。

图2 口上水库、四里岩水库降水量与入、出库流量分析

口上水库与四里岩水库入、出库流量对比,如图3所示。

由图3可知,2座水库相距7 km,且为山区河道,暴雨洪水基本无坦化现象。口上水库出库流量与四里岩水库入库流量洪峰出现时间基本一致,2 座水库之前区间产流量较大,造成四里岩水库入库流量远大于口上水库出库流量。鉴于降水产流速度较快,加之上游口上水库库容较小和2 座水库距离较近,为腾空库容、容纳上游来水,四里岩水库较口上水库提前2 h泄洪。

图3 口上出库—四里岩入库、口上出库—四里岩出库流量分析

3.2 南洺河青塔、车谷、大洺远水库

青塔、车谷水库位于南洺河上游,大洺远水库位于南洺河下游武安市城区南2 km 处。大洺远水库于1957 年开工建设,经过多次改造,于2005 年正式运行,主要供给武安市工农业及生活用水。“7·21”期间青塔、车谷、大洺远水库降水量与入、出库流量,如图4所示。

由图4 可知,南洺河流量起涨较降雨偏晚,暴涨暴落,洪水过程呈尖瘦型,雨强减小后河道水量迅速回落。青塔水库22 日6 时达到入库洪峰,出库洪峰出现在23 日11 时,错峰29 h,洪峰流量由117 m3∕s降至20 m3∕s,削峰率为82.9%;车谷水库22 日5 时达到入库洪峰,出库洪峰出现在23日13时,错峰32 h,洪峰流量由422 m3∕s 降至60 m3∕s,削峰率为85.8%。2 座水库有效削减了洪峰流量,具有明显的调峰、错峰作用,为下游河道行洪提供了安全保障。考虑到大洺远水库距离武安市城区较近且水库蓄水后库区陡岸边坡会有一定程度的滑坡和坍塌的风险,本次洪水过程中,根据大洺远水库入库流量及时调整出库流量,入库与出库过程相类似,仅错峰1 h,尽量保障水库安全运行。

图4 青塔水库、车谷水库、大洺远水库降水量与入、出库流量分析

4 临洺关流量过程分析

临洺关水文站位于邯郸市永年区临洺关,此处河流特性为洪水暴涨暴落,且冲淤变化、水位流量关系不稳定。近20 a 来,洺河流域仅2016 年7 月有较大洪水过程。本文将临洺关水文站“16·7”洪水过程与本次洪水过程进行对比分析,如图5所示。

图5 临洺关站“16·7”与“7·21”洪水过程对比

由图5 可知,临洺关站“16·7”洪水受暴雨特性及流域下垫面产汇流影响陡涨陡落,起涨至洪峰仅1.83 h,而本次“7·21”洪水过程受上游水库放水影响呈矮胖状,为复式峰,从起涨达到第一次洪峰,经历了6 h;再到第二个洪峰,历时14 h,总历时20 h。与“16·7”洪水相比,本次暴雨洪水过程受上游水库放水影响较大,水库调度错峰作用显著。大洺远水库、四里岩水库出库流量过程与临洺关站洪水过程对比,如图6所示。

图6 大洺远水库、四里岩水库出库流量过程与临洺关洪水过程对比

由图6 可知,临洺关站洪水首先起涨,较水库放水早,应与马会河径流汇入及区间产水有关;22日6 时,大洺远水库加大出库流量,由60 m3∕s 变为220 m3∕s,此时四里岩水库出库流量正值顶峰603 m3∕s,2 h后临洺关站流量再次起涨;同日11 时,大洺远水库出库流量达到峰值1 200 m3∕s,四里岩水库出库流量回落至441 m3∕s,4 h后临洺关站达到洪峰2 360 m3∕s。

此次洪水过程中,四里岩水库出库流量相对小于大洺远水库出库流量,对临洺关站影响较小,临洺关站第二次涨水及落水过程受大洺远水库泄洪影响较为显著,二者过程线较为相似,大洺远水库至临洺关站洪水传播时间为4 h。

5 结论与建议

(1)以上分析结果证明,由于前期降水较多,下垫面接近饱和,本次暴雨洪水过程产流较快。北洺河上流量起涨较早,与降水过程基本一致;南洺河流量起涨较降水偏晚,暴涨暴落,洪水过程呈尖瘦型,雨强减小后河道水量迅速回落。

(2)以上分析结果证明,口上、四里岩水库为串联水库,四里岩水库提前泄洪,为口上水库泄洪提前腾空库容,青塔、车谷、口上与四里岩水库起到了明显的错峰削峰调洪作用,改变了洺河下游临洺关水文站天然洪水的洪峰及时程分配。

(3)洺河发源于山区,河道比降较大,易发生山洪灾害,建议利用已建成的5 座中型水库组成一个水库群,开发水库群优化调度,建立兴利、减灾与生态协调统一的水库综合调度运用方式,将单一的水库运行纳入全流域的统一调配,减轻下游河道行洪压力,有效保障沿河地区民众的生命财产安全。

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