李 明，原 彪，張 良，原莉穎

（河北省張家口水文水資源勘測局，張家口 075000）

鑒于近年來張家口市主城區(qū)城市化建設(shè)步伐進一步加快，已經(jīng)暴露出由于城市化而引起的排水、防洪、環(huán)境污染等嚴(yán)重問題，因此，張家口主城區(qū)城市水文重點研究城市防洪與資源利用方面的問題，通過一定的工程措施降低城市的雨水匯流速度和徑流量，提高城市的雨水調(diào)蓄、利用能力，從而增強現(xiàn)有排水設(shè)施的綜合抗洪能力，延伸防洪、抗洪的環(huán)境和經(jīng)濟效益，更有效、多元地緩解城市洪水災(zāi)害［1］。

1 基本情況

1.1 自然地理

張家口市主城區(qū)（橋東區(qū)、橋西區(qū)、高新區(qū)）位于河北省西北部，處于蒙古高原與華北平原的過渡帶，屬洋河山間盆地的一部分。北、東、西三面環(huán)山，山區(qū)海拔高度1000～1900m。主城區(qū)南北最大高差達111.4m，東西兩側(cè)與清水河岸邊最大高差達94m，整個市區(qū)地形呈現(xiàn)不規(guī)則的河谷盆地特征，海拔高度560～800m。主城區(qū)附近主要河流為西沙河、東沙河、清水河和洋河。西沙河、東沙河分布與主城區(qū)的西部和東部。清水河自北向南貫穿主城區(qū)，主城區(qū)沿清水河兩岸山腳成條狀分布。

1.2 水文氣象

張家口市主城區(qū)屬暖溫與寒溫過渡帶的東亞半干旱大陸性季風(fēng)氣候。全年大部分時間受西伯利亞冷空氣南下影響，干燥寒冷，多風(fēng)少雨，干旱指數(shù)2.0～3.0，年平均氣溫6℃～8℃。夏季主導(dǎo)風(fēng)向為東南風(fēng)，冬季為西北風(fēng)。多年平均降水量387.2mm，年降水量的70%～80%集中在6～9月。多年平均陸面蒸發(fā)量364.7mm［2］。清水河張家口水文站有資料記載以來最大流量為2330m3/s，最小流量為零，市區(qū)路面基本為瀝青不透水層。

1.3 河流水系

張家口主城區(qū)主要有4條河流，分別是西沙河、東沙河、清水河和洋河。

西沙河為清水河一級支流。河道從翠屏庵沿207國道南側(cè)，自西向東五墩、永豐堡四中加油入清水河。1997年西沙河治理改為暗河。

東沙河發(fā)源于宣化縣人頭山北側(cè)，途徑人頭山、口里東窯子、南市區(qū)、在沙嶺子鎮(zhèn)入洋河。

清水河又名通橋河，屬于山區(qū)性河流，發(fā)源于張北縣與崇禮縣交接的樺皮嶺一帶，主要由東溝、正溝和西溝3條溝組成。三溝匯合后，流至張家口市大境門外與元寶山西溝洪水匯合，穿過張家口市區(qū)和宣化縣姚家房鄉(xiāng)至清水河村附近注入洋河，清水河屬洋河支流，流域面積2360km2［2］。東溝源于張北縣樺皮嶺下，植被好；正溝源于崇禮縣正北壩底村，植被較差，只有幼林灌木散布其中；西溝源于崇禮縣西部黃臺壩，植被最差，其中主要由草皮和灌木覆蓋，水土流失嚴(yán)重。

洋河上游分東洋河、西洋河、南洋河3條支流，東洋河、西洋河均發(fā)源于內(nèi)蒙古大青山麓；南洋河發(fā)源于山西省陽高縣境內(nèi)。3條支流于懷安縣柴溝堡附近匯合為洋河，流經(jīng)萬全縣、張家口市、宣化縣、懷來縣等地。

2 城市防洪與資源利用的必要性

2.1 歷史洪水災(zāi)害及城市防洪

建國前1924年、1939年、1943年3次特大洪水漫過張家口市橋西區(qū)武城街，淹了橋東區(qū)怡安街?！巴蛉闪?、河水滿通橋”的民謠，至今還在市民中流傳［3］。

建國后，張家口市4次遭遇較大洪水，災(zāi)害嚴(yán)重。1975年8月12日清水河流量猛增至2300m3/s，沖地40hm2，洪水溢岸。西岸張家口化肥廠、電池廠進水，沖渠6條，沖防洪壩3500m；東岸王安房、二臺子兩村進水，塌房65間。1984年6月30日，東溝最大洪峰流量436m3/s，正溝最大洪峰流量415m3/s，啕來廟流量1100m3/s，清水河最大流量達到1280m3/s，損失嚴(yán)重［3］。 2002年7月30日清水河上游西溝突降暴雨，張家口水文站實測流量671m3/s，是近十幾年來較大的洪水。

2003年5月13日主城區(qū)降雨量60mm/h，清水河最大洪峰流量175m3/s，多數(shù)積水半多深，造成1人死亡，市區(qū)交通一度中斷，直接經(jīng)濟損失近500萬元。

清水河貫穿主城區(qū)，近年有橡膠壩的建成運行，而上游無蓄水工程，無法進行調(diào)節(jié)，防洪任務(wù)顯得尤為重要。此外，由于清水河河道比降大，水流含沙量大且推移質(zhì)占的比重高，市區(qū)河道防洪標(biāo)準(zhǔn)低，而清水河市區(qū)部分地段現(xiàn)狀行洪能力勉強達到20a一遇，因此，從歷史上發(fā)生洪水災(zāi)害及防洪安全來看，張家口市主城區(qū)城市防洪尤為必要。

2.2 資源利用的必要性

長期以來，張家口市主城區(qū)由于資金等一系列問題未能及時開展城市水文研究工作，致使城市發(fā)展規(guī)劃缺乏必要的科學(xué)依據(jù)，城市常常遭遇內(nèi)澇，導(dǎo)致市區(qū)部分路段積水等，給人民生活帶來不便。

對于雨水資源進行利用，可以通過一定措施對雨水進行收集，簡單處理后可用于城市綠化、景觀用水、農(nóng)業(yè)灌溉等對用水水質(zhì)要求相對較低的用戶用水，也可以利用透水地面來回灌城市地下水，既能減少城市排水管道排洪壓力，又能增加雨水資源的利用率。

3 城市防洪監(jiān)測斷面選擇

3.1 主城區(qū)上游站點選擇

張家口市主城區(qū)清水河新建橡膠壩數(shù)年，為了能及時做好防汛工作，使大洪水到來前做好決策工作，要充分利用在張家口主城區(qū)上游已經(jīng)布設(shè)的20余個雨量站和啕來廟、崇禮2個監(jiān)測斷面，密切監(jiān)視雨水情變化。汛期（6～9月）布設(shè)2個水位預(yù)警站，分別布設(shè)在場地和啕北營，使大洪水來臨時為下游橡膠壩提供及時準(zhǔn)確的信息。

3.2 主城區(qū)城市水文監(jiān)測站網(wǎng)布設(shè)

在城區(qū)的東南西北中部各設(shè)自動遙測雨量站1處，共計5處，控制整個城區(qū)的降雨量；目前，在城區(qū)西北部已有雨量站為土井子站，北部有張家口站，還應(yīng)在中、南部設(shè)立雨量站控制全區(qū)雨量。

同時在相應(yīng)雨量站設(shè)置蒸發(fā)站點，可以取得在城市密集區(qū)情況下蒸發(fā)值，取得城市區(qū)效應(yīng)下的蒸發(fā)資料。

由于張家口市進行了清水河和污水管道的改造，橡膠壩的設(shè)立，使進入清水河的水量基本上來自上游東溝、西溝、正溝，可利用已經(jīng)設(shè)立的位于清水河北路張家口水文站測驗斷面，監(jiān)測入市境內(nèi)水量、水質(zhì)及蒸發(fā)。為了更好地研究市區(qū)不同區(qū)域不同河段的水位變化過程，還需要在張家口市區(qū)南部與洋河交界處補充設(shè)立測驗斷面，此處水位流量變化取決于上游來水量和橡膠壩調(diào)節(jié)水量。故監(jiān)測斷面設(shè)置在此還應(yīng)設(shè)立相應(yīng)的蒸發(fā)站點及觀測滲漏量，這樣設(shè)置可推算出市區(qū)小氣候條件下相應(yīng)橡膠壩水面蒸發(fā)、損失量。

4 監(jiān)測斷面選擇及雨洪監(jiān)測

張家口市主城區(qū)三面環(huán)山，降雨時受北部、東部、西部山脈影響，水流流向市區(qū)，故應(yīng)在各重要街道交匯處設(shè)立監(jiān)測站點，測出各區(qū)域不同降雨情況下產(chǎn)流量、匯流量及匯流時間，為城市雨水利用及防洪提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。由于張家口市主城區(qū)，地下布滿的排水管道，城區(qū)下墊面的不透水性使徑流系數(shù)加大，匯流歷時短，城市地表徑流量大為增加。若遇有暴雨或大暴雨，城區(qū)徑流對城市排水和河道行洪將構(gòu)成巨大壓力，并威脅到城市防洪系統(tǒng)。因此必須建立城市水文模型，將固態(tài)雨量計自動采集的降雨實時資料通過計算機模擬迅速作出相應(yīng)調(diào)度決策。

為掌握張家口市主城區(qū)各道路的暴雨積水情況，在不同量級降水、不同地域積水情況調(diào)查，積水嚴(yán)重路口布設(shè)監(jiān)測點，布設(shè)雨量站、地下水位站、水位站、積水站、排水站、生態(tài)水質(zhì)站及蒸發(fā)站和徑流站，及時對積水點進行實地測量、取樣、調(diào)查，同時將責(zé)任分解落實，每處監(jiān)測點明確由專人負(fù)責(zé)，確保暴雨發(fā)生后能迅即開展監(jiān)測。

5 模型的初步設(shè)想

張家口市主城區(qū)硬化地面分類及面積分布復(fù)雜，需要按照城區(qū)地面硬化狀況進行詳細調(diào)查，分別調(diào)查不同觀測區(qū)域的裸地、水泥路面、樓頂、磚石路面和綠化等下墊面面積（所占比重），然后按下墊面情況分區(qū)域進行產(chǎn)流觀測，便于今后推廣應(yīng)用。

根據(jù)主城區(qū)不同量級的降水產(chǎn)流過程及降水產(chǎn)流關(guān)系，能夠分析出不同強度、不同量級的降水產(chǎn)生的徑流量，分別建立不同分區(qū)的降水徑流模式。通過對徑流過程和產(chǎn)水量的監(jiān)測，對調(diào)控市區(qū)雨洪資源，如何利用雨洪資源解決城市缺水問題提出建議。

從2000年開始，在中德合作“北京城區(qū)雨洪控制與利用技術(shù)研究與示范”項目的支持下，進一步開展系統(tǒng)研究，初步形成了城市雨洪收集、滯蓄、處理、回用和回灌地下水的技術(shù)系統(tǒng)，建成總面積60hm2的雨洪利用示范區(qū)［5］。

［1］陳東華.城市雨洪管理［J］.環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2009（6）.

［2］張家口水文水資源勘測局.河北省張家口市水資源評價報告［R］.2005.

［3］岳愚.張家口地區(qū)水利志［Z］.天津：天津大學(xué)出版社，1993.

［4］河北畫報編輯部.日新月異的生態(tài)宜居城市［J］.河北畫報，2007（7）.

［5］張曉鵬，王美榮.城市雨洪利用的研究現(xiàn)狀與發(fā)展方向［J］.北京水務(wù)，2006（3）.