清水河防洪现状及对策分析

张 宏

(张家口市清水河河务管理处，河北张家口 075000)

1 清水河基本情况

清水河是海河流域永定河水系上游洋河的一条主要支流，发源于崇礼县桦皮岭南簏，上游在崇礼县，分东沟、正沟和西沟，汇合后贯穿张家口市区，于宣化县姚家房乡清水河村西南2.5km处汇入洋河。清水河是一条多泥沙的季节性河流，流域面积2300km2，河道全长109km，河道坡降为4‰～10‰，流域内多年平均降水量为409.4mm，6～9月降水量占全年的80%以上。冬春季节河道内流量很小，汛期则经常山洪暴发威胁市区。

清水河综合治理工程主要对市区段23.5km河道进行衬砌防渗，建坝蓄水。共建成橡胶坝31座，其中1座拦沙、30座蓄水，设计蓄水总量为533万m3，形成水面250万m2。清水河市区段河道上有横跨两岸交通桥梁20座，正在建设铁路桥梁2座。两岸建设了景观工程、亮化工程，建成了各类亲河公园，多块景观绿地及下游地域文化长廊。

清水河上游未建较大的控制性防洪工程，只有支沟上的花豹崖、大沟和贾麻沟三座小型水库和各类防洪坝、小坝引水渠道、谷坊坝、鱼鳞坑、梯田、水平沟等水保工程。

2 清水河历史洪水及洪水特性分析

2.1 历史洪水

根据张家口水文站统计资料显示，1953～2011年这59年中，洪峰流量超过200m3/s的年份有40个，超过500m3/s的洪水每隔10年左右发生一次，给人民生命财产造成了巨大损害。1924年清水河历史调查洪水2590m3/s，冲毁通桥，淹没怡安街、福寿街、宝丰街、花园街一带，桥东一片汪洋，市区死亡近3000人，倒塌房屋建筑11000余间;1943年，永丰堡降暴雨，洪水顺西沙河冲入美人沟、白家沟、新华街、武城街、小河套，毁坏房屋4281间，死400多人，财产损失严重;1975年8月12日，清水河山洪暴发，洪峰流量2330m3/s，来势凶猛，洪水漫过解放桥和建设桥，冲毁河堤2000余米，沙压耕地130多公倾，冲毁民房100多间，部分企业停工停产;1984年6月30日，清水河上游东沟暴雨，张家口水文站实测洪峰为1280m3/s，市区局部受灾。

2.2 洪水特性

清水河流域多局部暴雨，暴雨的特性是笼罩面积小、强度大、历时短，一次暴雨历时一般在几个小时以内。清水河洪水多由局部暴雨形成，在坝上与坝下交界的坝头一带降雨频繁，常形成多个不连续的暴雨中心。由于降雨集中、河道坡陡、洪水汇流速度快，洪峰均为瘦尖形，峰值大都出现在洪水过程的前几个小时，反映出峰大量小的特点。因此，清水河的洪水特性为峰大量小，洪峰陡涨陡落，洪水历时短，一次洪水过程一般只有几个～十几个小时。一旦清水河上游降暴雨，短时间内即可形成较大的洪峰，对市区构成较大威胁。

3 清水河不同频率设计洪水及现状行洪能力分析

3.1 不同频率设计洪水

在海河流域防洪规划中，清水河近期防洪标准为50年一遇，远期防洪标准为100年一遇。清水河各重现期设计洪峰流量成果见下表:

清水河设计洪峰流量表

3.2 现状河道行洪能力

截至2010年，市区段23.5km河道全部治理，防洪标准为40年一遇。近年来，由于河道蓄水造成的淤积和工程实施时部分堤防未按设计防洪要求实施及清水河本身的一些卡口、桥梁等，使得清水河整体的行洪能力无法达到2200m3/s治理标准。

4 清水河防洪存在的问题

清水河全部30座橡胶坝在行洪主河道上蓄水，如同在清水河上修建了30座串联的水库，如何调度这些橡胶坝将对市区的防洪安全、橡胶坝自身的安全和下游防洪的安全产生影响，同时洪水预警时间又决定橡胶坝的汛期调度方案。因此，清水河橡胶坝的防洪调度存在四方面矛盾。

4.1 河道景观蓄水与市区防洪安全的矛盾

清水河橡胶坝的建设主要是为了营造蓄水景观。要维持河道的蓄水景观，就需要橡胶坝保持一定的高度，尽可能多地拦蓄河道径流来蓄水，这样就降低了河道的行洪能力。如果在上游洪水到来之前塌坝不及时，洪水就可能上岸，形成灾害;为了河道行洪安全，就要求橡胶坝的高度尽量降低，可是如果橡胶坝坝高降得太低，又不能保证河道蓄水景观，有违河道综合治理的初衷。这样就产生了河道景观蓄水与市区防洪安全之间的矛盾。

4.2 主城区防洪安全与下游防洪安全的矛盾

经设计单位初步计算分析，当清水河上游发生较大洪水时，30座橡胶坝在满蓄情况下同时塌坝放空库容所需时间约为120min，即使不考虑上游洪水的叠加，也将在下游末端形成约1600m3/s的人造洪峰。若塌坝不及时可能造成洪水上岸，在主城区形成灾害。因此，从主城区防洪角度看，橡胶坝塌坝时间越短，洪水下泄越快，主城区防洪压力越小;从下游农田及农村防洪角度出发，橡胶坝塌坝时间越短，橡胶坝形成的人造洪峰越大，下游防洪压力越大。

4.3 河道防洪安全与橡胶坝自身安全的矛盾

橡胶坝是用高分子合成材料建造的一种新型水工建筑物，其坝体是柔性薄壳结构，富有弹性，具有适应基础底板变形和抗震的特性。但是在溢流时由于水流的不稳定性，受水流脉动压力的影响，坝体易产生振动。坝体振动会影响橡胶坝工程的自身安全，当振动应力大于坝袋胶布的抗撕裂强度，坝袋会破损而造成事故。另外，随着橡胶坝运行年限的增加，也增加了橡胶坝振动破坏的因素，尤其是长度在100m以上的橡胶坝更容易产生振动破坏。清水河橡胶坝的安全溢流水深尚无实际经验，这也为橡胶坝汛期蓄水，利用坝顶溢流泄洪造成决策困难。一旦某一坝袋因坝顶溢流水深过大发生爆裂，就可能造成下游其他坝袋的连锁反应，形成较大危害。

4.4 洪水预警时间与橡胶坝塌坝时间的矛盾

5 结语

通过上述分析，解决清水河市区段防洪的主要对策分为两个方面。近期:在清水河上游河道增加洪水流量监测站，汛期派人值守，及时传达洪水信息，延长预警时间，为橡胶坝安全调度和市区防洪安全争取时间;远期:在清水河上游增加自动雨量测报站，建设降雨洪水预报系统;在清水河上游修建控制性水利工程，彻底解决清水河市区段防洪安全的问题。

1 高本虎.橡胶坝工程技术指南［M］.第二版.北京:中国水利水电出版社，2006.

2 王溥文，韩昌海，童中山.橡胶坝技术及应用［M］.北京:中国水利水电出版社，2008.

3 蔡士强，张宏.张家口市清水河橡胶坝群安全调度方案初探［J］.城市住宅.2008(8).