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      簡析安徽省包澮河設(shè)計洪水

      2017-04-29 00:00:00儲正氣
      水能經(jīng)濟 2017年3期

      【摘要】包澮河起源于河南商丘,流經(jīng)安徽多個地區(qū),河道中上游地區(qū)河道狹窄,比降陡,而下游地區(qū)河道較寬,比降低,該河道因中上游水勢兇猛,下游退水慢,易形成持續(xù)高水位,從而引發(fā)洪澇災(zāi)害。本文通過對包澮河流域進(jìn)行簡單的概括,分析其水文概況,以直接法和間接法進(jìn)行洪水設(shè)計計算,為包澮河河道治理提供簡單的數(shù)據(jù)支持。

      【關(guān)鍵詞】包澮河;水文;洪水計算;安徽

      引言

      隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展,洪澇引起的經(jīng)濟損失越來越嚴(yán)重,環(huán)境問題也越來越突出?,F(xiàn)狀包澮河河道排水標(biāo)準(zhǔn)低,僅為3年一遇的82%,使得河道的防洪排澇能力極低,一遇到較大洪水,將危及河道附近的居民的生命和財產(chǎn)安全。為了減少洪水對人們造成的傷害和損失,合理的河道治理顯得尤為重要。

      1、流域概況

      包澮河流域由兩條河流組成,分別是包河和澮河。包河的源頭在河南省商丘市的張祠堂,然后流經(jīng)河南商丘、虞城,途徑安徽省亳州市譙城區(qū),隨后經(jīng)過河南省永城市,再經(jīng)過喇叭口后進(jìn)入安徽省渦陽縣境,最后在濉溪縣臨渙匯入澮河,在安徽省區(qū)域長約45km千米,流域面積390km2,其中喇叭口以下河道長31.7km,地面高程31.5~28m,平均地面比降1/9000,汛期常受下游澮河水位頂托。澮河的源頭在河南省夏邑縣的蔡油坊,向東南方向流動,途中流經(jīng)夏邑、永城新橋,從張瓦房進(jìn)入安徽省濉溪縣境內(nèi),與包河在濉溪縣臨渙匯集后,再流經(jīng)埇橋區(qū)祁縣、固鎮(zhèn)縣城,最后從固鎮(zhèn)縣九灣匯入懷洪新河香澗湖,澮河在安徽省境內(nèi)的長度大概為157km,河流流域面積約為2930km2,河流形狀狹長,地面高程30~14.5m,地面平均比降約1/10000。包澮河在河道的中上游地區(qū)河道狹窄,比降陡,而下游地區(qū)河道較寬,比降低。

      2、氣象水文概況

      包澮河流域一帶的氣候特征是氣候比較溫和、四季分明、雨量適中,但年度內(nèi)氣候變化較大,日照時間較多、晝夜溫差較大、無霜期較長,季風(fēng)氣候較為明顯。主要表現(xiàn)為夏季炎熱多雨、冬季嚴(yán)寒干燥、秋季干旱少雨、冷暖和旱澇之間的轉(zhuǎn)換常常比較突出。

      該區(qū)域年平均氣溫在15℃左右,由南向北氣溫逐漸降低,年度內(nèi)變化較小。一年內(nèi)最高月平均氣溫大概在27.8℃左右,往往出現(xiàn)在7月份,出現(xiàn)極端天氣的時候最高氣溫將超過40℃;然而,最低月平均氣溫較低,大概在0.7~-1.3℃之間,通常是在1月份出現(xiàn),出現(xiàn)極端天氣的時候最低氣溫是-23.3℃。無霜期一般會持續(xù)210天左右,初霜期一般出現(xiàn)在10月下旬到11月上旬,終霜期一般出現(xiàn)在4月上旬。由于季風(fēng)的影響,該地區(qū)風(fēng)向不定,變化較大。冬季偏北風(fēng)較多,夏季偏南風(fēng)較為明顯,春秋季一般是東風(fēng)或東北風(fēng)。這個地區(qū)的年平均風(fēng)速在2.3~3.6m/s,平均風(fēng)力級別3級左右,風(fēng)力最大能達(dá)到8級以上。

      在不分洪的情況下,包澮河流域的洪水都是因為暴雨的原因而產(chǎn)生,產(chǎn)生暴雨的天氣在6、7月份,主要是切變和低渦,降雨一般可以持續(xù)一到兩個月,降雨范圍較廣,有時甚至能夠覆蓋整個流域。8、9月份經(jīng)常會受臺風(fēng)的影響而出現(xiàn)臺風(fēng)或者暴雨,其特點是降雨范圍比較小、時間短,但雨的強度大。

      3、包澮河設(shè)計洪水計算

      包澮河河流形狀狹長,但是河流寬度上寬下窄,地面坡降自上而下逐漸變緩,上游大概1/8000,到固鎮(zhèn)則為1/36000。包澮河流域設(shè)置了臨渙和固鎮(zhèn)兩個水文站,包澮河流水可以采用直接法和間接法兩種辦法來設(shè)計洪水。

      3.1 直接法計算。臨渙、固鎮(zhèn)站設(shè)計流量采用實測流量資料進(jìn)行分析計算,采用1954~2007年洪水系列,在洪水實測數(shù)據(jù)資料計算過程中,其中中小水年份直接選用臨渙集和固鎮(zhèn)站歷年實測最大洪峰流量,其中5個大水年(1954、1963、1965、1998、2003年)由于洪水漫溢、面上排水標(biāo)準(zhǔn)低、流域蓄水的影響,在進(jìn)行計算時,實測數(shù)據(jù)不太準(zhǔn)確,所以采用降雨量通過產(chǎn)匯流計算,即首先計算臨渙集和固鎮(zhèn)以上面雨量,用降雨徑流關(guān)系進(jìn)行產(chǎn)匯流計算設(shè)計流量。臨渙集和固鎮(zhèn)以上面雨量的計算方式,采用平均法逐日計算對水文年鑒刊載雨量站的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算。在選擇降雨徑流關(guān)系時,臨渙以上選用《安徽省淮北地區(qū)除澇水文計算辦法》中的淮北平原次降雨徑流關(guān)系曲線圖中的3號線,臨渙~固鎮(zhèn)區(qū)間選用1號線。

      3.2 間接法分析。由于直接法計算的設(shè)計洪水不能反映治理后的河道排水情況,因此利用設(shè)計暴雨推求設(shè)計洪水的間接辦法被廣泛的采用,是目前淮北骨干河道、邊界工程除澇水文計算的有效方法之一,間接法計算公式和相關(guān)參數(shù)如下:Q=KRF0.75 (1)

      式中,Q—日平均設(shè)計流量(m3/s);K—綜合系數(shù),淮北地區(qū)統(tǒng)一采用0.026;R—3d設(shè)計暴雨產(chǎn)生的徑流深。由設(shè)計頻率年流域內(nèi)平均3d面暴雨量(P)及前期影響雨量(Pa),查淮北地區(qū)次降雨徑流關(guān)系曲線求得;F—流域面積(km2)。

      由公式(1)計算的流量作修峰處理,然而實際情況下,除了3~5年一遇的洪水不修峰,其余的洪水修峰系數(shù)隨著時間增加而減小,10年一遇為0.9,20年一遇為0.85,50年一遇則為0.80。根據(jù)各節(jié)點流域面積查“淮北平原地區(qū)設(shè)計暴雨量表”及“淮北平原次降雨徑流關(guān)系曲線”求得各節(jié)點不同頻率3d暴雨的徑流深,再按上述公式得出各河段不同頻率的設(shè)計流量。臨渙集以上流域為b區(qū),流域面積2560km2,臨煥以下為a區(qū),流域面積為2290km2,因此本工程河道各節(jié)點設(shè)計流量均按a區(qū)、b區(qū)所占面積加權(quán)來計算。

      4、計算成果分析

      根據(jù)以上直接法和間接法設(shè)計洪水分析,臨渙集、固鎮(zhèn)站洪峰流量系列成果,直接法計算結(jié)果,另外兩種方法計算的洪水有一定差距,列表對比見表1所示。

      表1計算分析成果說明:①直接法較間接法計算的流量?。虎谥行『樗攴輧烧呦嗖钶^多,大洪水年兩者相差相對較??;③臨渙以上的b區(qū)較臨渙以下的a區(qū)相差的多;④80年代以前相差較小,80年代以后相對較大。

      5、結(jié)語

      根據(jù)包澮河流域的實際情況分析,造成直接法流量變小的原因主要是:農(nóng)村聯(lián)產(chǎn)承包責(zé)任制形成分散耕作,面上農(nóng)田水利失修;由于淮北地區(qū)缺水,溝渠上到處無序攔截蓄水,導(dǎo)致溝渠排水不暢;包澮河河道排水標(biāo)準(zhǔn)低,干流河道排水不暢。隨著今后國家糧食安全戰(zhàn)略意識的提高,國家加大對農(nóng)田水利工程的投入,農(nóng)田、溝渠以及干流本事排水將會恢復(fù)通暢,因此,未來在遇到相同雨情情況下,河道流量將增加,因此,包澮河設(shè)計洪水應(yīng)采用間接法成果,有效避免治理后下墊面變化對設(shè)計流量的影響。

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