劉文具，何 平

（1.河北省保定水文水資源勘測(cè)局，河北 保定071000，2.河北省廊坊水文水資源勘測(cè)，河北 廊坊065000）

1 流域大洪水基本情況

為分析河道匯流變化特征，選用了大清河北支1956年、1963年、1996年、2012年4個(gè)有代表性且資料較全的特大暴雨洪水作為典型年，對(duì)各年的洪水要素進(jìn)行分析研究。

1956年前該流域幾乎沒有水利工程，水資源開發(fā)利用程度低，1956年洪水代表天然狀態(tài)情況。

1963年北支已建成安各莊水庫(kù)（大型），集水面積476km2，張坊至北河店區(qū)間建了小水庫(kù)，水庫(kù)對(duì)張～北區(qū)間洪水有調(diào)節(jié)作用。拒馬河張坊以上水利工程較少，但是，受植被弱化和地下水位下降影響，流域下墊面的下滲能力緩慢增大。

1963年至1996年水利工程開發(fā)空前，大清河按20年一遇行洪標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了整治，但植被退化和城鄉(xiāng)用水大量增加，水資源匱乏越發(fā)嚴(yán)重，工農(nóng)業(yè)用水主要依靠開采地下水，16年間地下水位下降10～20m，形成很多地下水漏斗，漏斗中心地下水位下降達(dá)20多米。

1996年至2012年的16年間，由于上游水利工程的攔蓄，河道基本斷流，平原地區(qū)無地表水，地下水超采越來越嚴(yán)重，地下水位持續(xù)下降。地下水位的持續(xù)下降使下墊面的包氣帶加大，最大初損和穩(wěn)定入滲逐年增大，地面徑流量減小。由于對(duì)建筑砂的過度采挖，加重了洪水的填洼和滲漏，河道匯流損失不斷增大。

對(duì)1956年、1963年、1996年、2012年等典型年流域特大暴雨洪水的洪水要素做了分析，如表1所示。分別對(duì)大清河北支白溝以上流域與拒馬河張坊以上流域特大暴雨洪水產(chǎn)匯流洪水要素進(jìn)行分析，分析結(jié)果見表1。

表1 大清河水系兩個(gè)流域特大暴雨洪水產(chǎn)匯流洪水要素

2 流域產(chǎn)流參數(shù)的變化

2.1 流域最大初損和穩(wěn)定入滲率的變化

1956～1963年，7年間最大初損增加10mm，年均增1.4mm。穩(wěn)定入滲率7年間加大至2mm，年均增0.3mm。1963～1996年，33年間最大初損增加40mm，年均增1.2mm。穩(wěn)定入滲率加大4mm，年均增0.12mm。1996～2012年，16年間最大初損增加20mm，年均增1.3mm。穩(wěn)定入滲率16年間增加5mm，年均增0.3mm。

根據(jù)資料分析，20世紀(jì)50年代最大初損70mm，之后逐年增長(zhǎng)，到2012年增加到140mm，年均增加1.3mm。其最大初損的變化是隨著下墊面的變化而變化的，如圖1所示。

圖1 大清河北支流域最大初損逐年變化過程

最大初損和穩(wěn)定入滲率逐年加大，降雨的入滲量逐年增加。椐測(cè)算，如將2012年張坊以上暴雨移置到1996年，初損減小10mm，穩(wěn)定入滲率每小時(shí)減少5mm，徑流深將增加50～60mm，洪水總量可達(dá)2.5億～3.2億m3，與1996年相近。16年間產(chǎn)流要素的變化，產(chǎn)流系數(shù)變小，張坊2012年的洪水總量0.5億m3，減少 2.4 億 m3。

2.2 穩(wěn)定入滲率的變化

通過資料分析，特大暴雨的穩(wěn)定入滲逐年增加，20世紀(jì)50年代接近0mm，70年代為2mm，90年代達(dá)到5mm，到2012年增至11mm。大清河北支穩(wěn)定入滲逐年變化如圖2所示。

圖2 大清河北支特大洪水穩(wěn)定入滲率逐年變化

2.3 單位線的變化

最大初損和穩(wěn)定入滲率的逐年加大，使10mm單位線最大縱高也逐年加大，1956年106m3/s，1963年 237m3/s，1996 年 260～287m3/s，2012 年 2070m3/s。2012年比1956年大20倍。單位線最大縱高加大，使單位線的峰型變得又高又廋，峰高而量小。如按2012年出現(xiàn)的10mm單位線最大縱高2070m3/s，計(jì)算1996年張坊站最大流量，洪峰流量將增大3倍，與1963年洪水相近。

2.4 河道匯流參數(shù)的變化

河道匯流的基本理論觀點(diǎn)是水量平衡，河道上下斷面洪水總量相等。20世紀(jì)50年代時(shí)上下總量相等，大部分河道匯流按水量平衡的理論公式計(jì)算準(zhǔn)確。到20世紀(jì)70年代，一些上游沙質(zhì)河道百公里輸水的滲漏損率5%。20世紀(jì)90年代達(dá)到40%，因此，不考慮河道損失往往計(jì)算成果失真。

大清河北支除北拒馬河刁窩洼以外，20世紀(jì)90年代百公里輸水滲漏損失率在6%～10%。1996年安各莊水庫(kù)至白洋淀輸水損失6%，落寶灘至北河店輸水損失6%。但2012年，安各莊向白洋淀送水7000萬m3，河道滲漏5000萬m3，輸水損失達(dá)70%。2012年“7·21”洪水，落寶灘洪水總量 7841 萬 m3，北河店洪水總量1862萬m3，輸水滲漏損失率76%。落寶灘洪峰流量2500m3/s，到北河店120m3/s，洪峰流量減少2380m3/s，減小95%。南拒馬河落寶灘～北河店與中易水安各莊～白洋淀輸水滲漏損失率均超過70%，是歷史罕見現(xiàn)象。

3 產(chǎn)匯流參數(shù)變化對(duì)洪水計(jì)算的影響分析

3.1 產(chǎn)流方式發(fā)生變化

產(chǎn)流方式不是固定不變的，不管是南方還是北方，在一定的條件下（穩(wěn)定入滲率為零），蓄滿與超滲是相互轉(zhuǎn)化的。汛初為超滲，隨著降雨不斷增加，穩(wěn)定入滲率逐漸減小，待穩(wěn)定入滲率接近零時(shí)，產(chǎn)流方式超滲轉(zhuǎn)化為蓄滿，不同的是有的轉(zhuǎn)化快，很快轉(zhuǎn)化為蓄滿產(chǎn)流，特大暴雨洪水大多為蓄滿產(chǎn)流。有的轉(zhuǎn)化慢，防汛后期才有可能出現(xiàn)穩(wěn)定入滲率接近于零，產(chǎn)流方式才由超滲轉(zhuǎn)為蓄滿。有的地區(qū)年內(nèi)穩(wěn)定入滲達(dá)不到零，產(chǎn)流方式不變，保持超滲產(chǎn)流的方式。

3.2 洪水傳播時(shí)間發(fā)生變化

由于長(zhǎng)期過量開采地下水，使河道兩岸地下水位大幅下降，形成巨大的地下蓄水庫(kù)容。另外，由于大量的阻水建筑物和河道采砂，嚴(yán)重阻礙河道行洪。由此造成河道一旦行洪，洪水傳播時(shí)間加長(zhǎng)。

3.3 洪水總量發(fā)生變化

南拒馬河和中易水是沙質(zhì)河道，大規(guī)模地開采建筑砂，使河道增深增寬，沙坑變多，河道匯流參數(shù)變化巨大，使河道匯流的損失巨增，可增50%～60%。

4 結(jié)語

通過對(duì)歷史洪水分析，大清河北支流域河道產(chǎn)匯流的諸洪水要素發(fā)生了改變，原有的產(chǎn)匯流參數(shù)發(fā)生了巨大變化。研究洪水變化規(guī)律，提出計(jì)算洪水變化的理論和方法，可為科學(xué)洪水調(diào)度提供準(zhǔn)確的洪水信息，為編制科學(xué)的水規(guī)劃設(shè)計(jì)提供科學(xué)可靠的依椐。

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