昔陽縣安坪河巴洲河治理段河道洪峰流量分析

郭彩蓮

（晉中市水利勘測設(shè)計(jì)院，山西 晉中 030600）

1 流域概況

昔陽縣安坪河和巴洲河為松溪河兩條支流，在昔陽縣城西合流，并于東門底匯入松溪河。其中安坪河控制流域面積80.62 km2，流域長度17.09 km，流域縱坡15.6‰；巴洲河控制流域面積87.73 km2，流域長度15.9 km，流域縱坡15.0‰。安坪河上游流域內(nèi)有3座小型水庫：關(guān)山水庫、石亭水庫和龐家峪水庫。巴洲河上游有2座小型水庫：秦山水庫和上講堂水庫。

關(guān)山水庫位于安坪河上游的杏莊村，臺(tái)溝河與楊家峪河的交匯處，壩址以上控制流域面積14.1 km2；石亭水庫位于安坪河上游石亭村東北1.3 km，壩址以上控制流域面積14.4 km2；龐家峪水庫位于安坪河支流上游龐家峪村西北1.5 km處，壩址以上控制流域面積0.7 km2。

秦山水庫位于巴洲河上游秦山村，壩址以上控制流域面積50 km2；上講堂水庫位于巴洲河上游上講堂村以北0.5 km，壩址以上控制流域面積5.6 km2。

2 洪水計(jì)算

按照《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》，治理段洪水標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇。安坪河、巴洲河所涉及的河道及上游流域內(nèi)沒有實(shí)測來水資料，洪水采用《山西省水文計(jì)算手冊》中流域模型法進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算結(jié)果分別見表1和表2。

3 洪水地區(qū)組成

3.1 單元?jiǎng)澐?/h3>

河道洪峰流量是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，這兩條河上游水庫較多，水庫的調(diào)蓄作用會(huì)對河道洪峰流量造成一定影響，需對其進(jìn)行合理分析。根據(jù)實(shí)際條件，將其按如下單元?jiǎng)澐郑?/p>

表1 安坪河洪水計(jì)算成果表

表2 巴洲河洪水計(jì)算成果表

安坪河分為3個(gè)單元：關(guān)山水庫、石亭水庫以及安坪河區(qū)間。龐家峪水庫控制流域面積小，不單獨(dú)分析，劃進(jìn)區(qū)間單元。

巴洲河分為2個(gè)單元：秦山水庫和巴洲河區(qū)間單元。上講堂水庫控制流域面積較小，不單獨(dú)分析，劃進(jìn)區(qū)間單元。

流域內(nèi)的水庫均已進(jìn)行了除險(xiǎn)加固，其設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)均超過了該兩段河道的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，因此，在本次洪水分析計(jì)算中沒有考慮各水庫潰壩時(shí)的影響。

3.2 洪水組成分析

根據(jù)《水利水電工程設(shè)計(jì)洪水計(jì)算規(guī)范》，洪水的地區(qū)組成采用同頻率洪水組成法計(jì)算分析，首先指定某一分區(qū)發(fā)生與控制斷面同頻率的洪量，按水量平衡原則計(jì)算出其余分區(qū)洪量的總數(shù)，并從對下游設(shè)計(jì)工程的安全是否產(chǎn)生不利影響考慮。

安坪河全流域洪水P=5%時(shí)洪量為394.2萬m3，當(dāng)關(guān)山水庫與石亭水庫采用同頻率洪水P=5%時(shí)洪量為150.9萬m3，安坪河區(qū)間洪水相應(yīng)洪量為243.3萬m3，與P=5%時(shí)洪量十分接近；當(dāng)安坪河區(qū)間洪水與石亭水庫采用同頻率P=5%時(shí)洪量為336.7萬m3，關(guān)山水庫洪水相應(yīng)洪量為57.5萬m3，介于P=5%與P=10%之間；當(dāng)安坪河區(qū)間洪水與關(guān)山水庫采用同頻率P=5%時(shí)洪量為331.4萬m3，石亭水庫洪水相應(yīng)洪量為62.8萬m3，介于P=5%與P=10%之間。組合洪水洪量不應(yīng)小于全流域洪量，而后兩種組合如全部按照P=5%頻率洪水相應(yīng)，則組合洪量僅比總量大15.3萬m3，因此從工程安全方面考慮，三個(gè)單元均可采用P=5%時(shí)洪水流量。

巴洲河全流域洪水P=5%時(shí)洪量為412.3萬m3，當(dāng)秦山水庫采用同頻率洪水P=5%時(shí)洪量為228.8萬m3，區(qū)間洪水相應(yīng)洪量為183.5萬m3，與P=5%時(shí)洪量極為接近；當(dāng)巴洲河區(qū)間洪水采用同頻率P=5%時(shí)洪量為195.3萬m3，秦山水庫洪水相應(yīng)洪量為217萬m3，與P=5%時(shí)洪量很接近。通過以上分析可知，兩種組合結(jié)果基本相同，即兩個(gè)單元均采用P=5%洪水流量時(shí)，洪水總量為424.1萬m3，僅比全流域洪水總量大12萬m3，認(rèn)為較合理。因此本次巴洲河洪水計(jì)算區(qū)間及水庫單元均采用P=5%時(shí)的洪水流量。

4 水庫下泄洪水過程流量演算

根據(jù)各水庫洪水過程線，水位、庫容、泄量關(guān)系，以及起調(diào)水位等因素綜合調(diào)節(jié)，最大出庫流量關(guān)山水庫為44.4 m3/s，石亭水庫為69.8 m3/s，秦山水庫為90 m3/s。

各水庫與治理段設(shè)計(jì)斷面距離分別為：關(guān)山水庫11.27 km，石亭水庫10.72 km，秦山水庫10.1 km。為合理確定河道設(shè)計(jì)斷面的洪峰流量，對經(jīng)水庫調(diào)節(jié)后的各洪水下泄過程線進(jìn)行了河道流量演算。水庫下泄洪水過程線河道流量演算采用線性遲滯Ⅰ型梯形入流單河段積分解演算模式，河道流量演算參數(shù)分析采用累積量法進(jìn)行分析計(jì)算。根據(jù)河道實(shí)際情況，各參數(shù)計(jì)算結(jié)果見表3。

表3 河道流量演算參數(shù)計(jì)算結(jié)果

經(jīng)計(jì)算，洪水下泄過程線演進(jìn)至設(shè)計(jì)斷面后最大洪峰流量分別為：關(guān)山水庫44.4 m3/s，石亭水庫68.5 m3/s，秦山水庫90 m3/s。與演進(jìn)計(jì)算起始斷面各水庫的出庫流量相比，洪峰流量基本不變，洪峰推后約10～20 min。

5 設(shè)計(jì)斷面設(shè)計(jì)洪水

按照前述不同組合，水庫下泄洪水過程線經(jīng)河道演進(jìn)計(jì)算后與區(qū)間洪水過程線性疊加，疊加后設(shè)計(jì)斷面P=5%洪水洪峰流量安坪河為402 m3/s，巴洲河為289 m3/s。

6 結(jié)語

安坪河治理段控制斷面以內(nèi)兩水庫經(jīng)過水庫調(diào)節(jié)后洪峰有一定減弱，但由于占全流域面積比例較小，因此與全流域相比，洪水組成后洪峰流量變化不大。而巴洲河上游秦山水庫占全流域面積比例及調(diào)洪庫容較大，對洪水起到了一定的攔蓄作用，經(jīng)洪水組合分析后流量比全流域要小。另外，在本次分析中，水庫下泄過程線洪水演進(jìn)對該河道洪峰流量產(chǎn)生的錯(cuò)峰作用不明顯。