蓟运河流域洪水特性研究及防洪能力评价

[摘 要]蓟运河流域燕山山前区汛期易突发暴雨，其频发的暴雨形成较大洪水，给下游造成洪涝灾害；非汛期雨水较少，又造成水资源短缺。针对该流域的降水特性，开展“蓟运河流域洪水特性研究及防洪能力评价”，可揭示流域产汇流规律及雨洪特性，可在洪水预报基础上，充分发挥蓄水工程、滞洪工程、行洪工程的功能，科学调度洪水，达到既除水害又兴水利的目的，为完善蓟运河流域防洪体系的调度与管理提供技术支撑，保障天津市经济的可持续发展。

[关键词]蓟运河 特性研究 防洪能力 评价

中图分类号：TM77 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）17-0040-01

一、国内外研究概况、水平、专利情况及发展趋势

流域产汇流特性及防洪调度研究是使防汛抗旱减灾工作从定性向定量转变，从被动救灾向积极主动防灾减灾转化的重要基础研究。

正确及时的洪水预报及调度可以充分发挥水利工程的各种防洪功能，有计划采取分、蓄洪等措施，及时采取防洪抢险、逃避疏散等紧急行动，从而将灾害损失限制到最低程度；正确及时的预报及调度可以使水库发挥最大蓄水能力，充分利用水能、水资源；正确及时的预报可以在枯水期或者大旱期间提供正确的来水情况，积极稳妥地采取行之有效的抗旱减灾措施，减免旱灾损失，服务于国民经济的快速发展。

产流理论最早是由Horton在1933年提出，认为只有当包气带含水量达到田间持水量时，才具备产生地下径流的条件。但Hewlett和Zaslausky等通过试验研究发现在某些地区和时间段，存在非饱和壤中流产流机制。1978年Dunne提出非均质包气带具备产生壤中流的条件。Kirkby在前人观测和试验基础上，提出了壤中径流和饱和地面径流产生机理，对Horton产流理论进行了补充。在国外研究基础上，我国对产流机理也进行了探索，赵人俊提出蓄满产流和超渗产流理论，芮孝芳认为不同径流成分的产流机制可以用界面产流规律来统一。但对某一固定点来说，产流机制并不是一成不变的，利用现代信息技术，模拟流域空间分布以及流域产流面积的空间发展，是流域产流机制研究方向之一。

流域汇流包括坡面汇流和河槽汇流。坡面汇流多采用单位线法、瞬时单位线法、综合单位线法、等流时线法、单元汇流法等。河槽汇流的基本依据是圣维南方程组，主要包括特征河长法、马司京根法、滞后演算法、线性扩散模拟法等。近些年来，随着现代计算技术的飞速发展，在洪水演进的数值模拟、数值计算和计算机模拟方面取得蓬勃发展。

防洪调度是运用防洪工程和防洪系统中的设施，结合流域产汇流理论及预报方法，有计划地实时蓄、滞、泄洪水以达到防洪最优效果。主要目的是减免洪水灾害，同时还要适当兼顾其他综合利用要求。国内外防洪系统调度的理论研究己经有相当多的成果，除了传统的线性规划、动态规划等方法，还有模糊系统理论、多目标决策、现代启发式方法等。河流洪水调度是一个系统工程，当前河流洪水防治已经发展到在一个地区或整个流域上，采用工程措施与非工程措施合理配置、相互协调的综合防洪体系新阶段。

二、研究的主要内容

1、蓟运河流域暴雨时空分布特性研究

探讨不同频率设计暴雨在全流域的空间分布及变化规律；分析各河流主要控制断面（如水库、蓄滞洪区分水闸、支流入干、出入境等）汇水区域的暴雨特性及地区组成。

2、蓟运河流域洪水时空分布特性研究

探讨不同频率设计洪水在全流域的空间分布及变化规律；分析各河流主要控制断面（如水库、蓄滞洪区分水闸、支流入干、出入境、堤防险工段等）的洪水特性及地区组成。

3、蓟运河流域水利工程防洪能力评价

分析于桥水库、海子水库、邱庄水库、杨庄水库等大中型水库的调洪能力及调度原则；分析青甸洼、盛庄洼滞洪洼淀的蓄滞洪能力；分析州河、t河、蓟运河主要河段的行洪能力。实测蓟运河主要河段的行洪能力以及两个主要滞洪区洪水的实际承载能力。

4、蓟运河流域防洪体系调度与管理评价

依据蓟运河流域暴雨洪水特性、洪水地区组成、洪水传播规律、水库洼淀蓄滞洪能力、河道行洪能力，遵循“上蓄、中疏、下排、适当地滞”的防洪治理方针，评估现有大中型水库洪水调度方案、洼淀蓄滞洪方案、主要河段行洪方案；结合洪水预报，评价流域防洪体系的既满足防汛要求又兼顾抗旱需求的洪水优化调度预案，以及与之相适应的管理措施。

蓟运河流域燕山山区汛期易突发暴雨，其频发的暴雨形成较大洪水，给下游造成洪涝灾害；非汛期雨水较少，又造成水资源短缺。针对该流域的降水特性，开展“蓟运河流域洪水特性研究及防洪能力评价”，可揭示流域产汇流规律及雨洪特性，可在洪水预报基础上，充分发挥蓄水工程、滞洪工程、行洪工程的功能，科学调度洪水，达到既除水害又兴水利的目的，为完善蓟运河流域防洪体系的调度与管理提供技术支撑，保障天津市经济的可持续发展。

三、研究方法

（一）研究方法

1、蓟运河流域暴雨、洪水时空分布特性

依据长期实测暴雨资料、洪水资料，分析计算各河流主要控制断面不同频率的设计洪水及地区组成。结合流域的气候特点、下垫面因素、产汇流条件论证洪水成果的合理性，建立典型区洪水预报模型。

2、蓟运河流域水利工程防洪能力评价

依据各水库的洪水调度原则，采用补偿调节方法，进行不同频率设计洪水的调洪演算；采用马斯京根法进行各河段设计洪水的洪流演进；在此基础上，评估各水库、洼淀的蓄滞洪能力以及各主要河段的行洪能力。

3、蓟运河流域防洪体系调度与管理评价

依据不同频率设计洪水的地区组成，结合洪水预报模型，遵循“上蓄、中疏、下排、适当地滞”的调洪原则，按照现有流域防洪体系的调度与管理规划，进行全流域防洪调节的情景模拟。在此基础上，评价已拟定防洪工程总体布局合理性，评价防洪工程规摸、调度方案的有效性；揭示主要工程及其运用方式存在的不足，探寻防洪体系的补充完善措施，以提高蓟运河系整体防洪能力。

四、结束语

本研究项目通过收集整理水文气象资料、水利工程信息、历史洪水调查等数据及国内外现状研究成果、方法，运用暴雨洪水分析计算和水利工程防洪能力评价，得出防洪体系调度管理评价，最终完善刘御防洪体系调度方案。