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小清河分洪区洪水影响的二维模拟研究

时间：2023-01-19 03:47:41 下载该word文档

小清河分洪区洪水影响的二维模拟研究
冯亚辉
【摘要】在收集地形及水文资料的基础上，对小清河分洪区的水流运动进行了二维数值计算，分析了分洪区洪水的运动特性、淹没情况及涿州市防洪圈建设对分洪区蓄滞洪的影响。%Basedoncollectingthetopographicandhydrologicdata,theflowofXiaoqingheflooddiversionareawascalcu-latedbythetwo-dimensionalnumericalsimulation,themovementlawofflood,floodingconditionsandfloodstorageim-pactofZhuozhoufloodcircleconstructionwereanalyzed.【期刊名称】《水科学与工程技术》【年(卷,期】2014(000001【总页数】4页(P37-39,40
【关键词】分洪区;洪水影响;数学模型;二维【作者】冯亚辉
【作者单位】保定市水利水电勘测设计院，河北保定071000【正文语种】中文【中图分类】TV122

小清河分洪区地跨北京市及河北省，位于北京市大宁水库以下，是海河流域国家重点蓄滞洪区之一，也是永定河防洪工程体系中的重要组成部分。

小清河现状分洪区边界东以永定河右堤及高地为界，西以山前高地为界，南至古城小埝和小营横堤，洪水经古城小埝及小营横堤拦挡导入白沟河，原设计淹没面积424.3km2。2010年水利部海河水利委员会编制的《海河流域蓄滞洪区建设与管理规划》中考虑分洪区的设置主要是为了滞蓄永定河洪水，对小清河分洪区（北京市部分）将京广铁路与永定河右堤分别确定为分洪区北部的西侧和东侧边界，对滞蓄永定河洪水不起作用的京广铁路以西区域不再作为分洪区。为此，小清河分洪区淹没面积由424.3km2减至335.3km2，总蓄滞洪量由5.48亿m3减至4.74亿m3；其中河北省涿州市淹没面积230km2，境内铁路以东北拒马河堤防以北区域面积77km2，铁路以西面积153km2。
小清河分洪区滞蓄的洪水主要来自涿州市周边流域洪水和上游永定河的分泄洪水。分洪区上游的分洪水量和本流域洪水经分洪区滞蓄后，经分洪区出口由白沟河的下泄流量大为降低，对于50年一遇洪水的洪峰流量由1.05m3/s消减至4000m3/s，消峰达62%，滞洪削峰作用显著。
通常分洪区内河道的行洪能力较低，大水时呈漫流行洪，洪水流态比较复杂，用常规方法不能对水流状态进行精确的分析计算。本文采用二维非恒定流数学模型分析分洪区洪水的演进过程，对小清河分洪区的洪水形势、滞洪水位、滞洪过程进行综合分析。1数学模型的建立1.1基本原理
采用的数学模型为平面二维非恒定流水力学模型，描述二维非恒定流运动规律的圣维南方程组，如式（1）～式（3）。

将基本方程进行柱体积分，并将其转化成面积分后，可以得到基本离散；当确定了初始条件及边界条件后，即可逐单元、逐时段解方程组，求得水位、水深、流速、
流量等水力要素值随时间的变化，从而模拟出洪水演进过程。1.2模拟范围及地形剖分1.2.1模拟范围
模拟区西部起自蓄滞洪区西部边界，北至大宁水库下游，东部边界为永定河右堤，南至拒马河南堤和古城小埝，模拟范围涵盖了小清河分洪区内北京市及河北省境内的全部范围，计算面积731km2。1.2.2地形剖分
依据1/10000地形图及河道纵横断面资料采集地形数据。采用矩形网格剖分，网格尺寸为125m×125m，网格数44099个。1.2.3糙率确定
因无实测分洪资料，本次计算依据以往模型计算经验，视网格内河道状况、作物组成、村庄分布以及树丛、道路、堤埝分布等情况综合确定，其中河道及滩地采用0.05，农田采用0.06，树林采用0.07，村庄采用0.10。1.3边界条件
小清河分洪区共有4条主要河流汇入，即北拒马河、胡良河、琉璃河、小清河。本次数值计算入流边界条件为4条河流的入流过程；小清河分洪区标准内洪水的出流口位于白沟河北茨村附近，为行洪区二维分析计算的下游边界，采用恒定非均匀流方法推算不同流量的白沟河水面线，分析该断面水位泄量关系。2模拟结果
根据《海河流域蓄滞洪区建设与管理规划》，小清河分洪区设计标准为50年一遇，结合《涿州市城市防洪规划》对北拒马河右堤进行加固，规划实施后涿州市防洪圈以南区域将不再属于小清河分洪区范围。现状情况下，涿州市内的小清河分洪区南部边界堤防尚没有形成闭合。故本次计算按现状和规划条件分别考虑。2.1洪水形势

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