濂水河漢山鎮(zhèn)段防洪工程設(shè)計(jì)洪水分析

【摘要】工程區(qū)上游有紅寺壩中型水庫(kù) 1座，水庫(kù)的調(diào)洪作用改變了下游河道天然洪水的洪峰流量，因此工程區(qū)設(shè)計(jì)洪水不宜采用水文比擬法直接計(jì)算，針對(duì)該問(wèn)題提出采用錯(cuò)峰疊加法計(jì)算工程區(qū)設(shè)計(jì)洪峰流量，并經(jīng)綜合分析確定設(shè)計(jì)洪水合理取值，為防洪工程建設(shè)提供指導(dǎo)。

【關(guān)鍵詞】濂水河；紅寺壩水庫(kù)；設(shè)計(jì)洪水；錯(cuò)峰疊加

1、概述

濂水河屬漢江右岸的一級(jí)支流，河道全長(zhǎng)70km，流域面積683km2，河道平均比降14.6‰。濂水河漢山鎮(zhèn)段防洪工程位于河道平川段右岸，工程區(qū)控制流域面積550km2，河道平均比降1.4‰。工程區(qū)上游37.2km處有紅寺壩中型水庫(kù)1座，壩址以上控制流域面積121.3km2，主河道長(zhǎng)24.6km。紅寺壩至工程區(qū)區(qū)間流域面積428.7km2。

鑒于該防洪工程保護(hù)區(qū)域和對(duì)象的重要性，依據(jù)規(guī)范確定其防洪標(biāo)準(zhǔn)為30年一遇，相應(yīng)的堤防工程級(jí)別為3級(jí)。

2、水文資料

2.1水文測(cè)站及實(shí)測(cè)洪水資料

冷水河三華石水文站控制流域面積578km2，其與濂水河均位于米倉(cāng)山以北，同為漢江右岸支流相鄰流域，自然條件、下墊面條件相似，選用冷水河三華石水文站為參證站進(jìn)行洪水計(jì)算較為合適。本次共收集有1948～2010年、2012年共64年的連續(xù)洪水資料。

2.2 歷史洪水及重現(xiàn)期

根據(jù)《陜西省洪水調(diào)查資料》、《漢中地區(qū)實(shí)用水文手冊(cè)》等有關(guān)資料，冷水河下游三華石段歷史上曾于1917年、1949年發(fā)生過(guò)2場(chǎng)特大洪水。實(shí)測(cè)最大洪水為2012年7月洪水，次大洪水為1957年“7·16”洪水。1917年洪水洪峰流量為2230m3/s，為歷史洪水中的最大值，距今（2012年）已有96年，其重現(xiàn)期確定為96年。

3、三華石水文站洪峰流量

根據(jù)三華石站1948～2010年、2012年共64年實(shí)測(cè)年最大洪峰流量系列和計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)頻率點(diǎn)距，用計(jì)算的均值、變差系數(shù)作初始值，變換變差系數(shù)與偏差系數(shù)的倍比，采用皮Ⅲ曲線進(jìn)行適線，適線時(shí)著重考慮了中、上部的洪水點(diǎn)據(jù)。查圖知：三華石水文站30年一遇洪峰流量為1665m3/s。

4、河道天然流量計(jì)算

天然流量均以三華石站為參證站，采用水文比擬法進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算公式如下：

經(jīng)計(jì)算，紅寺壩水庫(kù)壩址、區(qū)間及工程區(qū)天然洪峰流量分別為588m3/s、1364m3/s、1611m3/s。

5、工程區(qū)設(shè)計(jì)洪峰流量

上游紅寺壩水庫(kù)為中型水庫(kù)，水庫(kù)的調(diào)洪作用改變了下游工程區(qū)天然洪水的洪峰流量，因此濂水河漢山鎮(zhèn)段防洪工程設(shè)計(jì)洪水按兩種組成考慮：①紅寺壩水庫(kù)與區(qū)間洪水同頻率（p=3.3%）；②區(qū)間與工程區(qū)洪水同頻率（P=3.3%），紅寺壩發(fā)生相應(yīng)洪水。

5.1 紅寺壩水庫(kù)調(diào)洪驗(yàn)算

推求紅寺壩水庫(kù)下泄洪水過(guò)程線，首先應(yīng)對(duì)紅寺壩水庫(kù)進(jìn)行調(diào)洪驗(yàn)算，調(diào)洪驗(yàn)算基本資料有：⑴水位～庫(kù)容關(guān)系曲線，1998年實(shí)測(cè)；⑵原設(shè)計(jì)正常溢洪道水位～泄流曲線及非常溢洪道水位～泄流曲線；⑶紅寺壩、工程區(qū)及區(qū)間洪水過(guò)程線均由1981年實(shí)測(cè)洪水線按峰值同倍比放大求得；⑷相應(yīng)洪水過(guò)程線，采用工程區(qū)與區(qū)間洪水過(guò)程線按時(shí)段相減的結(jié)果，即①-②。見(jiàn)圖1

依據(jù)水量平衡原理，采用列表試算對(duì)紅寺壩水庫(kù)進(jìn)行調(diào)節(jié)計(jì)算，泄流曲線見(jiàn)圖2。

5.2 錯(cuò)峰疊加法計(jì)算工程區(qū)設(shè)計(jì)洪峰流量

假設(shè)濂水河普降暴雨，紅寺壩水庫(kù)下泄流量與區(qū)間同時(shí)形成洪峰，采用錯(cuò)峰疊加法進(jìn)行計(jì)算，即區(qū)間最大洪峰流量疊加紅寺壩水庫(kù)下泄過(guò)程中考慮洪水傳播歷時(shí)對(duì)應(yīng)的下泄流量。

紅寺壩水庫(kù)下泄流量傳至工程區(qū)所需時(shí)間，根據(jù)水庫(kù)最大下泄流量、壩腳處河道斷面、河段比降、擬定的河道糙率，采用曼寧公式Q=AC （Ri）1/2，計(jì)算出壩腳處的流速，將該流速近似作為區(qū)間流速，計(jì)算得紅寺壩水庫(kù)30年一遇洪水和相應(yīng)洪水下泄至工程區(qū)的時(shí)間分別為3.65h和5.33h。

假設(shè)紅寺壩水庫(kù)下泄流量與區(qū)間同時(shí)形成洪峰，

將紅寺壩水庫(kù)下泄流量曲線④和⑤，分別向右平移3.65h和5.33h，得曲線⑥和⑦（見(jiàn)圖2），將曲線⑥和⑦與區(qū)間洪水過(guò)程線進(jìn)行錯(cuò)峰疊加，即得工程區(qū)設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線（見(jiàn)圖3）。由圖知：兩種洪水組成錯(cuò)峰疊加后工程區(qū)30年一遇洪峰流量分別為1534 m3/s（工況①）和1404m3/s（工況②）。

6、成果合理性分析及選用

工況①是考慮洪水同頻率遭遇，存在紅寺壩以上和區(qū)間兩個(gè)暴雨中心，且同時(shí)發(fā)生強(qiáng)度較大的暴雨，故計(jì)算結(jié)果偏大；工況②是根據(jù)濂水河洪水歷時(shí)較短，一次較大洪水過(guò)程的歷時(shí)為1～2天，暴雨多集中在24小時(shí)以內(nèi)，洪水多由一場(chǎng)暴雨形成，僅存在一個(gè)暴雨中心，考慮到區(qū)間流域面積較大，因此以區(qū)間洪水為主，紅寺壩發(fā)生相應(yīng)洪水的洪水組成更符合實(shí)際情況，計(jì)算結(jié)果更合理，為本文的推薦成果。

7、結(jié)論

工程區(qū)錯(cuò)峰疊加后設(shè)計(jì)流量為1404m3/s，明顯小于天然設(shè)計(jì)流量1611m3/s，由于工程區(qū)實(shí)際洪水受紅寺壩水庫(kù)運(yùn)行調(diào)度影響較大，河段洪水的合理分析，對(duì)于沿岸防洪工程建設(shè)、臨近河道的縣城防洪及安全生產(chǎn)建設(shè)具有一定的指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]SL 44—2006，水利水電工程設(shè)計(jì)洪水計(jì)算規(guī)范.

[2] 索麗生，劉寧. 水工設(shè)計(jì)手冊(cè)第2卷，中國(guó)水利水電出版社，2014.6.

[3]陜西省漢中地區(qū)水電局，漢中地區(qū)實(shí)用水文手冊(cè)，1988 .

作者簡(jiǎn)介：雷利娜（1978 - 7），女，漢族，陜西漢中人，工程師，從事水利水電工程設(shè)計(jì)工作。