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【摘 要】 本文简单分析了本站断面水位与糙率、水位与比降的关系，并采用曼宁公式计算平均流速，从而计算不同水位级下的相应流量，建立断面的水位、流量关系，来进一步分析清水河控制断面的过水能力。为提高洪水情报精度和时效提供技术依据。
【关键词】 过水断面;水位;流量
1、流域概况
张家口水文站是清水河代表站，清水河是海河流域永定河上游洋河上一条较大的支流。流域内东沟为正源，另有正沟、西沟两条支流汇入。北部属内蒙古高原的一部分，俗称“坝头”，南部为清水河谷地。三条沟汇合于清水河，贯穿于整个张家口市区，到清水河村西南2.5km处与洋河汇流，河道全长109km。流域内无较大水利工程，河道地势北高南低，纵坡为8‰～10‰。流域内降雨强度大，暴雨多集中在局部，主要发生在每年的主汛期（6～9月）。由于地理环境的特殊性，流域内时有暴雨发生，暴雨时空分布不均，大暴雨和特大暴雨时有发生，暴雨中心降雨历时短，强度大，短时间内即可形成较大洪水，洪水暴涨暴落，直接威胁到张家口市人民生命财产安全。
1.1清水河历史洪水
经调查，1924年7月25日洪峰流量为2590m3/s;1975年8月12日洪峰流量2330立方米/秒;1984年6月30日洪峰流量1280立方米/秒，历史上清水河发生多次洪峰给山城人民造成巨大损失。【1】
1.2清水河现状
2005～2009年，清水河进行了大规模综合治理。修建拦砂坝5道，象胶坝31道，蓄水面积达247万m2，蓄水量523万m3【2】。治理后使河道行洪能力达到50年一遇2485m3/s的标准。清水河上游建有水文站一座（即张家口水文站），流域控制面积为2300km2。水文站主要监测断面的水温、水位、流量、含沙量、输沙量等8项。河道橡胶坝群为维持城市景观，需保持一定的蓄水高度，在大洪水到来时，如果塌坝不及时将会直接影响河道的行洪能力。
2、影响河道行洪因素
2.1分析思路
断面过水能力即断面行洪能力。影响河道行洪能力的因素很多，主要有河道断面的形状、大小、河面宽度、河道冲淤变化、河道比降和河床造率等。本文将主要从张家口站过水断面的变化及水位、流量关系的变化来分析张家口站断面的过水能力，从而分析出清水河的行洪能力。依据历年实测水位、糙率、比降资料，点绘水位与糙率、水位与比降关系曲线，由关系曲线上可查得不同水位对应的相应糙率n与比降s，再由实测大断面资料查得的断面面积以及算得的水力半径，带入曼宁公式计算相应流速，从而得出水位～流量关系。
2.2实测资料的选用
从实测水位、流量、断面资料来看，2005年以前河道内有两个过水断面，与现在单一的河床过水断面误差很大。因此，该段时期内的资料未作采用。为更好地分析河道治理后的行洪能力，需要收集河道治理前的相应资料进行分析对比，由于大、中型洪水资料变化明显且完整，更能反映行洪能力的变化，所以本次选用治理前2003年和治理后2010年实测洪水资料进行对比分析。
2.3断面变化情况
2005年清水河张家口段进行了大规模综合治理，对河道进行清淤、平整、水泥护堤等治理工作，使得治理后的清水河河道底坡顺直、平整，河道过水断面增宽，河面最大宽度达140m。因此，大大提高了河道的行洪能力。受河道改造影响，2005年张家口站实测大断面上迁1000米，断面上迁后监测项目无变化。2003与2010年清水河张家口站实测大断面图见1-图
图1 张家口站实测大断面成果图
2.4水位、流量关系
由张家口实测大断面资料查出河道改造前和改造后各水位级下的断面面积和水面宽，由公式R=A/B，得水力半径（见表1）
表1 清水河改造前后水文要素对照表
水位 改造前 改造后
断面面积（m2） 水面宽（m） 水力半径（m） 断面面积（m2） 水面宽（m） 水力半径（m）
780.00 42.0 51.2 0.82 58.0 55.6 1.04
780.50 70.0 58.5 1.20 81.2 75.7 1.08
781.00 110 102 1.08 148 138 1.07
781.50 176 138 1.28 204 140 1.48
从表1可以看出改造后水面宽增加了0.8%，断面面积增加了16%。把河道改造前和改造后实测资料由曼宁公式V=1/nR2/3S1/2计算出河床造率。（见表2）本表只选用河道改造前和改造后同级水位下的水文要素进行分析比较。
表2 清水河改造前后断面慥率计算分析
分类 水位（m） 流量（m3/s） 面积（m2） 水力半径（m） 断面平均流速（m/s） 比降 造率
改造前 780.40 264 64.0 1.123 4.12 0.0113 0.0216
改造后 780.40 340 76.0 1.206 4.47 0.0119 0.0204
张家口站过水断面受地势和洪水暴涨暴落影响，水位、流量关系往往呈单一关系。由于张家口站监测项目中包括水位和流量，因此中水部分直接引用2003年和2010年实测资料进行点绘水位-流量关系进行分析，高水部分则由河床造率作高水延长所得。经分析对比2003年实测中洪水水位780.00m，相应流量105m3/s;大型洪水水位783.50m，相应流量是2754m3/s，2010年在实测相同水位级下，相应的流量分别为222m3/s、3626m3/s.分析对比结果见3-表。
表3 张家口站实测水位、流量关系表
年份 2003 2010 年份 2003 2010 水位（m） 流量（m3/s） 流量（m3/s） 水位（m） 流量（m3/s） 流量（m3/s）
780.00 105 222 781.80 1272 1160
10 133 260 90 1353 1283
20 167 288 782.00 1435 1401
30 211 310 10 1518 1526
40 264 340 20 1602 1661
50 324 369 30 1687 1793
60 387 391 40 1773 1929
70 452 374 50 1859 2067
80 520 389 60 1946 2222
90 590 421 70 2034 2367
781.00 662 483 80 2123 2514
10 734 512 90 2213 2735
20 807 541 783.00 2304 2823
30 882 632 10 2396 2973
40 958 732 20 2489 3126
50 1035 832 30 2583 3281
60 1113 939 40 2668 3452
70 1192 1050 50 2754 3626
通过对比分析，张家口站控制断面，在中高水期间河道治理前和河道治理后行洪能力有明显的变化。同水位级下流量较河道治理前一般增加100～200m3/s。改造后的清水河控制断面过水能力提高了，同时河道橡胶坝群在汛期也要降低蓄水高度，在发生大或特大洪水前，橡胶坝管理单位要做到塌坝及时，保证河道行洪畅通。
3、结论
从分析的结果可以看出：治理后的清水河，行洪能力较以前提高了，并且为山城营造出优良的城市生态景观，有利于城市的整体开发建设，对城市经济、社会发展有着极其重要的作用。然而这次分析仍存在好多不足，有待于更进一步的分析。希望这次分析能为提高洪水情报精度和时效提供技术依据。
参考文献：
[1]张家口2000-2010年水文年鉴资料
[2]刘雪峰。张家口市清水河橡胶坝群防洪调度[J].水利2012（34）
[3]徐宗道。淮河干流行洪能力分析[J].治淮，1985（4）：43
[4]张步峰。张家口市清水河流域综合治理研究【J】杂志，2010（2）
[5]李彦军李斌。张家口市洋河治理工程实验研究【J】水利，2010（6）
【关键词】 过水断面;水位;流量
1、流域概况
张家口水文站是清水河代表站，清水河是海河流域永定河上游洋河上一条较大的支流。流域内东沟为正源，另有正沟、西沟两条支流汇入。北部属内蒙古高原的一部分，俗称“坝头”，南部为清水河谷地。三条沟汇合于清水河，贯穿于整个张家口市区，到清水河村西南2.5km处与洋河汇流，河道全长109km。流域内无较大水利工程，河道地势北高南低，纵坡为8‰～10‰。流域内降雨强度大，暴雨多集中在局部，主要发生在每年的主汛期（6～9月）。由于地理环境的特殊性，流域内时有暴雨发生，暴雨时空分布不均，大暴雨和特大暴雨时有发生，暴雨中心降雨历时短，强度大，短时间内即可形成较大洪水，洪水暴涨暴落，直接威胁到张家口市人民生命财产安全。
1.1清水河历史洪水
经调查，1924年7月25日洪峰流量为2590m3/s;1975年8月12日洪峰流量2330立方米/秒;1984年6月30日洪峰流量1280立方米/秒，历史上清水河发生多次洪峰给山城人民造成巨大损失。【1】
1.2清水河现状
2005～2009年，清水河进行了大规模综合治理。修建拦砂坝5道，象胶坝31道，蓄水面积达247万m2，蓄水量523万m3【2】。治理后使河道行洪能力达到50年一遇2485m3/s的标准。清水河上游建有水文站一座（即张家口水文站），流域控制面积为2300km2。水文站主要监测断面的水温、水位、流量、含沙量、输沙量等8项。河道橡胶坝群为维持城市景观，需保持一定的蓄水高度，在大洪水到来时，如果塌坝不及时将会直接影响河道的行洪能力。
2、影响河道行洪因素
2.1分析思路
断面过水能力即断面行洪能力。影响河道行洪能力的因素很多，主要有河道断面的形状、大小、河面宽度、河道冲淤变化、河道比降和河床造率等。本文将主要从张家口站过水断面的变化及水位、流量关系的变化来分析张家口站断面的过水能力，从而分析出清水河的行洪能力。依据历年实测水位、糙率、比降资料，点绘水位与糙率、水位与比降关系曲线，由关系曲线上可查得不同水位对应的相应糙率n与比降s，再由实测大断面资料查得的断面面积以及算得的水力半径，带入曼宁公式计算相应流速，从而得出水位～流量关系。
2.2实测资料的选用
从实测水位、流量、断面资料来看，2005年以前河道内有两个过水断面，与现在单一的河床过水断面误差很大。因此，该段时期内的资料未作采用。为更好地分析河道治理后的行洪能力，需要收集河道治理前的相应资料进行分析对比，由于大、中型洪水资料变化明显且完整，更能反映行洪能力的变化，所以本次选用治理前2003年和治理后2010年实测洪水资料进行对比分析。
2.3断面变化情况
2005年清水河张家口段进行了大规模综合治理，对河道进行清淤、平整、水泥护堤等治理工作，使得治理后的清水河河道底坡顺直、平整，河道过水断面增宽，河面最大宽度达140m。因此，大大提高了河道的行洪能力。受河道改造影响，2005年张家口站实测大断面上迁1000米，断面上迁后监测项目无变化。2003与2010年清水河张家口站实测大断面图见1-图
图1 张家口站实测大断面成果图
2.4水位、流量关系
由张家口实测大断面资料查出河道改造前和改造后各水位级下的断面面积和水面宽，由公式R=A/B，得水力半径（见表1）
表1 清水河改造前后水文要素对照表
水位 改造前 改造后
断面面积（m2） 水面宽（m） 水力半径（m） 断面面积（m2） 水面宽（m） 水力半径（m）
780.00 42.0 51.2 0.82 58.0 55.6 1.04
780.50 70.0 58.5 1.20 81.2 75.7 1.08
781.00 110 102 1.08 148 138 1.07
781.50 176 138 1.28 204 140 1.48
从表1可以看出改造后水面宽增加了0.8%，断面面积增加了16%。把河道改造前和改造后实测资料由曼宁公式V=1/nR2/3S1/2计算出河床造率。（见表2）本表只选用河道改造前和改造后同级水位下的水文要素进行分析比较。
表2 清水河改造前后断面慥率计算分析
分类 水位（m） 流量（m3/s） 面积（m2） 水力半径（m） 断面平均流速（m/s） 比降 造率
改造前 780.40 264 64.0 1.123 4.12 0.0113 0.0216
改造后 780.40 340 76.0 1.206 4.47 0.0119 0.0204
张家口站过水断面受地势和洪水暴涨暴落影响，水位、流量关系往往呈单一关系。由于张家口站监测项目中包括水位和流量，因此中水部分直接引用2003年和2010年实测资料进行点绘水位-流量关系进行分析，高水部分则由河床造率作高水延长所得。经分析对比2003年实测中洪水水位780.00m，相应流量105m3/s;大型洪水水位783.50m，相应流量是2754m3/s，2010年在实测相同水位级下，相应的流量分别为222m3/s、3626m3/s.分析对比结果见3-表。
表3 张家口站实测水位、流量关系表
年份 2003 2010 年份 2003 2010 水位（m） 流量（m3/s） 流量（m3/s） 水位（m） 流量（m3/s） 流量（m3/s）
780.00 105 222 781.80 1272 1160
10 133 260 90 1353 1283
20 167 288 782.00 1435 1401
30 211 310 10 1518 1526
40 264 340 20 1602 1661
50 324 369 30 1687 1793
60 387 391 40 1773 1929
70 452 374 50 1859 2067
80 520 389 60 1946 2222
90 590 421 70 2034 2367
781.00 662 483 80 2123 2514
10 734 512 90 2213 2735
20 807 541 783.00 2304 2823
30 882 632 10 2396 2973
40 958 732 20 2489 3126
50 1035 832 30 2583 3281
60 1113 939 40 2668 3452
70 1192 1050 50 2754 3626
通过对比分析，张家口站控制断面，在中高水期间河道治理前和河道治理后行洪能力有明显的变化。同水位级下流量较河道治理前一般增加100～200m3/s。改造后的清水河控制断面过水能力提高了，同时河道橡胶坝群在汛期也要降低蓄水高度，在发生大或特大洪水前，橡胶坝管理单位要做到塌坝及时，保证河道行洪畅通。
3、结论
从分析的结果可以看出：治理后的清水河，行洪能力较以前提高了，并且为山城营造出优良的城市生态景观，有利于城市的整体开发建设，对城市经济、社会发展有着极其重要的作用。然而这次分析仍存在好多不足，有待于更进一步的分析。希望这次分析能为提高洪水情报精度和时效提供技术依据。
参考文献：
[1]张家口2000-2010年水文年鉴资料
[2]刘雪峰。张家口市清水河橡胶坝群防洪调度[J].水利2012（34）
[3]徐宗道。淮河干流行洪能力分析[J].治淮，1985（4）：43
[4]张步峰。张家口市清水河流域综合治理研究【J】杂志，2010（2）
[5]李彦军李斌。张家口市洋河治理工程实验研究【J】水利，2010（6）