咸陽市漆水河防洪工程洪水計算

劉嘉夫 齊昕 王科

(1．重慶水利電力職業(yè)技術(shù)學院，重慶 402160;2．中國水利水電第三工程局有限公司，陜西西安 710016)

1 流域及工程概況

漆水河又名漆水，古稱杜水、武亭水，是陜西省咸陽市乾縣境內(nèi)較長的一條河流，屬渭河一級支流。咸陽市乾縣漆水河防洪工程位于漆水河中游、乾縣石牛鄉(xiāng)的周家河村和臨平鎮(zhèn)的龍李村段，位于乾縣縣城西南約20 km。

漆水河流域，多年平均降雨量537．9 mm，多年平均蒸發(fā)量1 257．2 mm。降雨量年內(nèi)分配不均，主要集中在7月，8月，9月三個月，約占全年降雨量的 55．7%。多年平均徑流量為0．584 2 億 m3，多年平均流量為 1．85 m3/s，最大年徑流量為1．73億m3(1983年)，最小年徑流量為0．160 6億m3(2006年)，變幅達10．8倍。年內(nèi)水量主要集中在汛期(7月～9月)，汛期徑流量約占全年徑流量的52%。

2 暴雨洪水特性

2．1 暴雨特性

根據(jù)水庫下游龍巖寺水文站和上游好寺河水文站水文資料分析，流域內(nèi)的洪水是多為暴雨形成，主要集中在7，8，9三個月內(nèi)，暴雨的特性決定著洪水特性。一次大暴雨期不超過24 h，主雨峰歷時約12 h，其降雨特點是:強度大，歷時短，籠罩面積小，降水和徑流年內(nèi)分配不均;流域內(nèi)的洪水特點是:單峰為主，峰形尖瘦，陡漲陡落，流量變化懸殊大。

2．2 洪水特性

漆水河洪水發(fā)生季節(jié)與降水量基本一致，一般年洪水由4月開始至10月基本結(jié)束，其特大洪水主要在7月～9月，特大歷史洪水與一般洪水期基本吻合。由于漆水河發(fā)源于渭北高原，流域面積相對較大，且流程長，但是降雨籠罩面積較小，降雨強度大、歷時短，因此洪水特征表現(xiàn)為匯流歷時較短，峰形以單峰為主，傳播速度快，峰形尖瘦，陡漲陡落，流量變化懸殊大。

3 設(shè)計洪水計算

3．1 調(diào)查歷史洪水及重現(xiàn)期

根據(jù)有關(guān)資料介紹，漆水河流域龍巖寺河段近百年來曾發(fā)生過四次大洪水，即1920年，1901年，1933年，1954年，其中以1920年洪水最大。另在上游慈善寺還調(diào)查到836年1000年一遇特大洪水。

根據(jù)龍巖寺河段調(diào)查歷史洪水排位，1920年洪水應(yīng)排在1901年洪水之前，是1901年以來的最大值，1901年距今已達110年，故重現(xiàn)期確定為110年一遇;836年洪水重現(xiàn)期為1000年一遇，1933年洪水按實測系列排序。

將龍巖寺河段歷史調(diào)查洪水數(shù)值采用面積比2/3次方推算至羊毛灣水庫壩址(流域面積為1 100 km2)，并將龍巖寺、好寺河站實測洪水資料換算到羊毛灣水庫壩址，建立羊毛灣水庫壩址洪峰流量與同次24 h，72 h洪量相關(guān)關(guān)系，推求得羊毛灣水庫壩址1920年洪水24 h，72 h洪量分別為5 206．1萬m3和6 714．2萬m3，1933年洪水24 h，72 h洪量分別為2 522．2萬m3和3 343．1萬m3。

3．2 實測洪水系列

龍巖寺站有1952年～1954年，1959年～1967年共12年實測洪峰流量系列，好寺河站有1971年至今的實測洪峰流量系列。

本次首先采用面積比2/3次方和1．0次方將龍巖寺站1952年～1954年，1959年～1967年共12年實測年最大洪峰流量和洪水總量換算到羊毛灣水庫壩址，再采用面積比2/3次方和1．0次方將好寺河站1971年～2008年實測年最大洪峰流量和洪水總量換算到羊毛灣水庫壩址，組成羊毛灣水庫壩址1952年 ～1954年，1959年～1967年，1971年～2008年共50年洪水系列。

3．3 系列代表性分析

羊毛灣水庫壩址有1952年～2008年共50年的洪水系列，還調(diào)查到836年以來較大的歷史洪水，這在大、中流域為較長資料系列，但對總體而言，仍為容量有限的樣本。繪制羊毛灣水庫壩址歷年最大洪峰流量過程線見圖1。

圖1 歷年最大洪峰流量過程線

從圖1中可以看出，羊毛灣水庫壩址洪水系列已長達57年，基本上包括了豐、平、枯時段和各種來水組合，且又加入了歷史調(diào)查洪水資料，同時洪水系列正遞序均值、變差系數(shù)Cv隨歷時變化也趨于穩(wěn)定，因此認為該洪水系列具有較好的代表性。但該洪水系列20世紀90年代以后一直處于枯水時段，發(fā)生大洪水次數(shù)減少，其洪水系列是偏枯的。

3．4 洪水頻率分析計算

采用羊毛灣水庫壩址1952年～2008年共50年最大洪峰流量、最大24 h洪量、最大72 h洪量系列，按照SL 44-2006水利水電工程設(shè)計洪水計算規(guī)范推薦的方法，以年最大值法選樣，并加入1920年歷史調(diào)查洪水(836年洪水僅供適線參考，不參與統(tǒng)計參數(shù)計算)，按不連序系列進行頻率計算，經(jīng)驗頻率采用數(shù)學期望公式進行計算，均值及變差系數(shù)Cv采用矩法計算，理論頻率偏態(tài)系數(shù)Cs按經(jīng)驗取Cv的倍比通過適線確定。經(jīng)過適線，求得羊毛灣水庫壩址不同頻率洪水成果及統(tǒng)計參數(shù)詳見表1。

表1 漆水河羊毛灣水庫壩址歷次洪水計算成果比較表 m3/s

4 成果對比及選用

漆水河羊毛灣水庫壩址洪水頻率分析計算工作，因規(guī)劃和工程建設(shè)需要，以往進行過多次。羊毛灣水庫原設(shè)計(1966年)、《陜西省羊毛灣水庫除險加固工程設(shè)計報告》(陜西省水利電力土木建筑勘測設(shè)計院，1990年4月)、《陜西省咸陽市羊毛灣水庫除險加固續(xù)建工程初步設(shè)計報告》(咸陽市水利水電建筑勘測設(shè)計院，1999年6月)、《羊毛灣水庫2006年度汛計劃》(咸陽市羊毛灣水庫管理局，2006年4月)、《羊毛灣水庫汛期控制運用計劃和防洪應(yīng)急預(yù)案》(咸陽市羊毛灣水庫管理局，2011年3月)中的洪水頻率分析計算成果通過了陜西省水利廳的審查。本次計算成果與歷次成果比較情況詳見表1。

從表1中可以看出，本次計算10年一遇洪水成果小于《陜西省羊毛灣水庫除險加固工程設(shè)計報告》《陜西省咸陽市羊毛灣水庫除險加固續(xù)建工程初步設(shè)計報告》《羊毛灣水庫2006年度汛計劃》《羊毛灣水庫汛期控制運用計劃和防洪應(yīng)急預(yù)案》成果，其原因主要是20世紀90年代以后漆水河流域一直處于枯水時段，發(fā)生大洪水次數(shù)減少，隨著資料系列的延長，使均值隨系列延長而減小。鑒于漆水河流域洪水計算成果涉及羊毛灣水庫管理、渭河流域規(guī)劃諸多方面因素，為和羊毛灣水庫設(shè)計標準保持一致，本次和《羊毛灣水庫2006年度汛計劃》《羊毛灣水庫汛期控制運用計劃和防洪應(yīng)急預(yù)案》同樣，仍采用已審查確定的《陜西省咸陽市羊毛灣水庫除險加固續(xù)建工程初步設(shè)計報告》中的洪水計算成果作為本次乾縣段防洪工程設(shè)計的依據(jù)。

［1］胡才寬，何美珍．引江濟漢(項目區(qū))設(shè)計洪水計算分析［J］．湖北水力發(fā)電，2006(4):17-19．

［2］馮普林，王靈靈，陳乃聯(lián)．窟野河設(shè)計洪水計算分析［J］．人民黃河，2011(10):23-27．