沙潁河洼地洪水參數(shù)計(jì)算分析及采用

□盧 瑕 □蘇衛(wèi)濤 □舒丹丹（河南省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限公司）

1 工程概況

沙潁河是淮河的最大支流，流域總面積為36651 km2，淮河流域重點(diǎn)平原沙潁河洼地主要位于潁河及賈魯河（包含清潩河、新運(yùn)河）、泥河、泥河洼滯洪區(qū)，共3片洼地，涉及到許昌（襄城縣）、漯河（舞陽、臨潁、郾城）、周口（西華、太康、淮陽、川匯、項(xiàng)城、沈丘）3市11縣區(qū)，區(qū)內(nèi)地勢(shì)平坦低洼，是洪澇災(zāi)害易發(fā)區(qū)和災(zāi)情最嚴(yán)重的地區(qū)。

根據(jù)洼地降雨量和產(chǎn)流條件，并結(jié)合有關(guān)地市平原河道治理規(guī)劃，本片洼地治理水文分析共分為5個(gè)區(qū)片：潁河洼地、新運(yùn)河洼地、賈魯河洼地、泥河洼地、泥河洼滯洪區(qū)。

2 設(shè)計(jì)暴雨

2.1 本次計(jì)算成果

洼地暴雨參數(shù)復(fù)核選用洼地內(nèi)典型雨量站，潁河新運(yùn)河洼地選用潁河黃橋站，賈魯河洼地選用賈魯河扶溝站，泥河洼地選用泥河項(xiàng)城站，泥河洼滯洪區(qū)選用滯洪區(qū)進(jìn)洪閘址的馬灣站。四個(gè)雨量站系列延長(zhǎng)至2005年，分別具有47，63，53，53年雨量資料，統(tǒng)計(jì)分析的暴雨參數(shù)除泥河洼滯洪區(qū)處在沙潁河中上游稍大外，其余3片洼地年最大3 d暴雨均值在120～125 mm之間，Cv在0.50～0.55之間，采用Cs=3.5 Cv計(jì)算的設(shè)計(jì)暴雨與原《淮北除澇水文計(jì)算方法》成果差別很小。復(fù)核成果和設(shè)計(jì)暴雨選用成果見表1。

流域設(shè)計(jì)面雨量，各洼地干溝的流域面積大多在500 km2以下，50 km2以下流域面雨量采用點(diǎn)雨量，據(jù)豫東平原區(qū)暴雨時(shí)面深分析，3 d暴雨500 km2的點(diǎn)面系數(shù)為0.94，50～500 km2面雨量由流域面積內(nèi)插點(diǎn)面系數(shù)計(jì)算。沙潁河洼地的清潩河干流和泥河洼地的泥河干流流域面積分別為2038,1028 km2，流域面積＞500 km2，流域設(shè)計(jì)面雨量根據(jù)豫東平原區(qū)暴雨時(shí)面深分析，清潩河和泥河3 d暴雨點(diǎn)面折減系數(shù)分別為0.87和0.90。

2.2 成果復(fù)核

本次對(duì)沙潁河洼地5個(gè)區(qū)片分別選取了代表站，并將最大24h雨量、最大3 d雨量系列延長(zhǎng)至2009年，采用頻率分析法計(jì)算各區(qū)片最大3d設(shè)計(jì)暴雨成果，與原計(jì)算中采用成果對(duì)比，見表2。

由表2可見，各系列延長(zhǎng)到2009年之后，均值相差在3%以內(nèi)，各頻率設(shè)計(jì)值相差在-5%～4%之間，都很有限，這說明上次采用的暴雨系列到2005年的成果也有很好的代表性，故本次仍維持上次采用的暴雨成果。

表1 沙潁河洼地分區(qū)設(shè)計(jì)暴雨復(fù)核及選用成果表

3 設(shè)計(jì)凈雨

3.1 原選用成果

設(shè)計(jì)凈雨量由各洼地降雨徑流關(guān)系查算。設(shè)計(jì)前期影響雨量Pa，3-5 a一遇采用45 mm，10～20 a采用55 mm。洼地采用近期各流域除澇規(guī)劃中淮北平原分析成果，與70年對(duì)口水文成果基本一致。

3.2 本次降雨徑流關(guān)系復(fù)核

本次降雨徑流關(guān)系檢驗(yàn)，對(duì)每個(gè)區(qū)片選用水文站中接近平原河道特征的實(shí)測(cè)雨洪資料，對(duì)沙潁河洼地各區(qū)片采用的降雨徑流關(guān)系進(jìn)行驗(yàn)證。共選用了西黃莊（控制流域面積480 km2）、錢店（控制流域面積472 km2）、周莊（控制流域面積1320 km2）、豆灣（控制流域面積89 km2）、王爺廟（控制流域面積705 km2）等5個(gè)水文站，對(duì)每場(chǎng)洪水，選用水文站上游的幾個(gè)雨量站的平均值來確定降雨量和前期影響雨量，根據(jù)實(shí)際洪水要素摘錄表計(jì)算出實(shí)際徑流R1，與根據(jù)降雨徑流關(guān)系線所查得的R2對(duì)比。

由計(jì)算成果可知，11場(chǎng)次洪水中，計(jì)算凈雨深與洼地設(shè)計(jì)采用的次降雨徑流關(guān)系查線值凈雨深相對(duì)誤差在-9%～10%之間，絕對(duì)誤差均在10%以內(nèi)，故本次采用的次降雨徑流關(guān)系是合理的。

根據(jù)上述暴雨及降雨徑流關(guān)系成果，計(jì)算沙潁河洼地各區(qū)片各頻率的設(shè)計(jì)凈雨，成果見表3。

表2 沙潁河洼地長(zhǎng)系列3d暴雨復(fù)核成果對(duì)比表

表3 沙潁河洼地設(shè)計(jì)凈雨成果表

4 自排模數(shù)計(jì)算及復(fù)核

4.1 k值復(fù)核

河南省沙潁河洼地區(qū)排水采用3 d降雨計(jì)算，500 km2以上的區(qū)域降雨用點(diǎn)面系數(shù)0.94計(jì)算面雨量；50 km2以下，采用點(diǎn)雨量；50～500 km2的面雨量?jī)?nèi)插求得。排澇溝渠和排澇閘的排澇模數(shù)計(jì)算采用《淮北除澇水文計(jì)算方法》中的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。公式如下：

式中：q—設(shè)計(jì)排澇模數(shù)（m3/（s·km2））；K—峰量關(guān)系系數(shù)，采用2.60×10-2；R—徑流深（mm），根據(jù)降雨徑流關(guān)系查?。籉—流域面積（km2），＜50 km2者采用 50 km2。

本次選取沙潁河洼地及周邊的西黃莊、錢店、周莊等3個(gè)站的6場(chǎng)洪水，分別計(jì)算了凈雨深R，根據(jù)洪峰流量反算k值，見表4。

表4 沙潁河洼地實(shí)測(cè)洪水峰量關(guān)系系數(shù)計(jì)算表

由表4可見，除西黃莊有1場(chǎng)洪水的k值為4.52×10-2偏大較多外，其余5場(chǎng)洪水k值均在0.02～0.03之間，與設(shè)計(jì)采用K值2.60×10-2基本一致，故本次計(jì)算K值仍采用2.60×10-2。

4.2 排澇模數(shù)計(jì)算成果

根據(jù)上述方法計(jì)算，各分區(qū)自排模數(shù)見表5。

表5 沙潁河洼地排澇模數(shù)匯總成果表

5 結(jié)語

文章采用最新的暴雨洪水資料對(duì)沙潁河各片洼地的洪水計(jì)算參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算、復(fù)核及比選，對(duì)以后沙潁河洼地?zé)o實(shí)測(cè)資料的中小流域水利工程洪水計(jì)算及規(guī)模選定提供了依據(jù)和參考，計(jì)算和驗(yàn)證方法對(duì)其它地區(qū)同樣具有借鑒作用。