武功縣漆水河入渭河口段防洪工程水文分析

馮碧娜

武功縣漆水河入渭河口段防洪工程水文分析

馮碧娜

（西安景天水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)咨詢有限公司，陜西西安710018）

漆水河干流柴家嘴以上修建多座水庫，流域設(shè)計(jì)洪水計(jì)算較復(fù)雜。通過同頻率地區(qū)組成法及調(diào)查洪水法對(duì)漆水河入渭口段洪水進(jìn)行分析計(jì)算得出：工程區(qū)10年一遇洪水洪峰流量為385m3/s，20年一遇洪水洪峰流量為710m3/s。將該治理段洪水計(jì)算成果與上游工程的計(jì)算成果對(duì)比，較為接近，說明該段洪水計(jì)算采用的方法合理，計(jì)算成果可靠，推薦以本次計(jì)算的設(shè)計(jì)洪水作為最終成果。

渭河；漆水河；水文分析；同頻率地區(qū)組成法；洪水調(diào)查法

1 基本情況

1.1 工程概況

漆水河入渭河口段防洪工程是渭河咸陽綜合治理的重要組成部分，《陜西省武功縣漆水河流域防洪工程規(guī)劃》對(duì)漆水河入渭口段防洪工程漆水河渭河回水區(qū)（河道中心樁號(hào)K0+000～K2+184）要求防洪標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，因此該段按照20年一遇洪水設(shè)防，漆水河上游渡槽至回水區(qū)末端（河道中心樁號(hào)K2+184～K5+924）主要保護(hù)農(nóng)田按照10年一遇洪水設(shè)防，工程區(qū)分漆水河渭河回水區(qū)和漆水河上游渡槽至回水區(qū)共5.9 km，起點(diǎn)與渭河大堤段相接，封閉段與楊凌區(qū)段防洪工程相接。

1.2 流域概況

漆水河是渭河左岸一級(jí)支流，漆水河干流全長(zhǎng)152.0 km，流域面積3824 km2，平均比降4.7‰。漆水河上有大北溝和韋水河兩大支流；大北溝干流全長(zhǎng)80.6 km，流域面積481.7 km2，平均比降6.3‰。韋水河全長(zhǎng)147.5 km，流域面積2023 km2，平均比降2.7‰。

流域內(nèi)水利工程較多，干流上1973年建有羊毛灣水庫；支流大北溝河20世紀(jì)70年代初年建成西溝水庫、乾陵水庫、老鴉咀水庫、大北溝水庫；韋水上游橫水河、雍水河在20世紀(jì)60年代建成了白荻溝、東風(fēng)兩座中型水庫，支流美陽河上20世紀(jì)70年代建有信邑溝水庫，七星河上六、七十年代建有官務(wù)、丁童、白家窯等水庫群。

其中羊毛灣、大北溝、白荻溝、東風(fēng)、信邑溝及七星河上的水庫群對(duì)防洪工程影響較大。

2 水文分析

2.1 基本資料

漆水河流域水文資料觀測(cè)系列較長(zhǎng)，主要水文站包括：龍巖寺、好畤河(安頭)、柴家嘴、白荻溝、頭道溝。水文站網(wǎng)一覽表見表1。

表1 漆水河流域水文站網(wǎng)一覽表

2.2 歷史洪水及重現(xiàn)期

根據(jù)陜西省水利廳整編的《陜西省洪水調(diào)查資料》及陜西省水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院編制的《羊毛灣水庫大壩洪水復(fù)核報(bào)告》對(duì)漆水河流域調(diào)查的洪水資料，從歷史洪水調(diào)查情況看，漆水河龍巖寺段1920年洪水是迄今為止最大一場(chǎng)洪水，洪峰流量為2030 m3/s，1901年系第二大洪水，但未定量，考慮安全起見，本次將漆水河龍巖寺河段1920年洪水的重現(xiàn)期確定為110年，1901年、1933年和1954年洪水分別是110年來發(fā)生的次大、第三、第四大洪水。

2.3 設(shè)計(jì)洪水計(jì)算

漆水河干流柴家嘴以上修建多座水庫，設(shè)計(jì)洪水計(jì)算復(fù)雜，本次設(shè)計(jì)采用了同頻率地區(qū)組成法進(jìn)行了分析計(jì)算，本次水文分析計(jì)算沿用陜西省水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院《楊凌區(qū)漆水河楊村鄉(xiāng)、李臺(tái)鄉(xiāng)段防洪治理工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告》[1]中的調(diào)查成果。調(diào)查到2011年9月18日該段曾發(fā)生過幾十年來的最大洪水，通過對(duì)該場(chǎng)洪水重現(xiàn)期及量級(jí)的分析，估算工程處設(shè)計(jì)洪水。

2.3.1 柴家嘴河段2011年9月18日調(diào)查洪水分析

（1）2011年9月18日洪水概況

經(jīng)調(diào)查了解2011年9月18日洪水系9月12日漆水河出現(xiàn)了秋淋洪水，漆水河洪峰流量仍超過266 m3/s。水庫最大下泄217 m3/s。本次洪水過程中，韋水河洪水很小，大北溝水庫無泄水。

（2）洪峰流量

鑒于圪嶗村漆水河渡槽、西寶高鐵橋、川云關(guān)水電站均有洪水漫溢出槽及決口等情況，無法估算洪水流量。本次僅對(duì)柴家嘴村2011年9月18日洪水流量進(jìn)行計(jì)算。

公式中參數(shù)確定如下：

水面比降：根據(jù)河道比降及高水比降綜合分析，其值為1.8‰。

河道糙率：根據(jù)計(jì)算河段的糙率采用0.040。

經(jīng)計(jì)算工程斷面處調(diào)查洪水位446 m。

根據(jù)1958年9月洪水調(diào)查，柴家嘴斷面河道比降1.8‰，河道糙率主槽0.03，灘地0.050。

表2 羊毛灣水庫、羊毛灣水庫～大北溝口的流域特征值

經(jīng)計(jì)算，該斷面處水位446 m時(shí)洪峰流量為385 m3/s。

根據(jù)該河的洪水特性，柴家嘴洪水主要來源于漆水河羊毛灣水庫以上，因此推斷2011年柴家嘴洪水接近10年一遇，洪峰流量385 m3/s。

2.3.2 依據(jù)調(diào)查洪水計(jì)算設(shè)計(jì)洪水

依據(jù)上述2011年9月18日調(diào)查洪水，考慮本流域好畤河站并結(jié)合鄰近千河千陽站洪峰流量統(tǒng)計(jì)參數(shù)分析，工程處洪峰流量Cv取1.70，Cs/Cv采用3.5，試算得到工程處20年一遇洪峰流量為710 m3/s，50年一遇洪峰流量1240 m3/s，5年一遇洪水171 m3/s。

2.3.3 同頻率組成法計(jì)算設(shè)計(jì)洪水

設(shè)計(jì)洪水計(jì)算思路：對(duì)設(shè)計(jì)洪水影響較大的水庫有漆水河干流上的羊毛灣水庫，支流大北溝的老鴉咀、大北溝水庫，支流韋水上的白荻溝水庫、東風(fēng)水庫及韋水七星河上官務(wù)、丁童、白家窯等水庫群，設(shè)計(jì)洪水計(jì)算時(shí)分別計(jì)算各支流受水庫影響的設(shè)計(jì)洪水，然后進(jìn)行組合。

具體計(jì)算過程如下：

（1）漆水河干流大北溝口以上流域設(shè)計(jì)洪水

羊毛灣水庫、羊毛灣水庫～大北溝口的流域特征值見表2。

（2）羊毛灣水庫設(shè)計(jì)洪水、下泄過程

本次設(shè)計(jì)洪水計(jì)算的參證站為漆水河好畤河站，資料年限為1952～2010年，計(jì)算方法同《羊毛灣水庫大壩洪水復(fù)核報(bào)告》。羊毛灣水庫壩址設(shè)計(jì)洪峰流量計(jì)算成果表見表3。

典型洪水過程線選擇1954年8月17日洪水過程，采用同頻率法放大。得出，羊毛灣水庫5%洪水最大下泄流量為360 m3/s。

（3）漆水河干流羊毛灣水庫壩址～大北溝口區(qū)間洪水漆水河干流羊毛灣水庫～大北溝口區(qū)間面積149 km2，洪水過程線采用五點(diǎn)概化過程線，見表4。

表3 羊毛灣水庫壩址設(shè)計(jì)洪峰流量計(jì)算成果表

表4 羊毛灣水庫～大北溝口區(qū)間P=5%洪水過程線表

表5 工程區(qū)段設(shè)計(jì)洪水計(jì)算成果表

（4）漆水河干流大北溝口以上流域洪水

漆水河干流大北溝口以上流域設(shè)計(jì)洪水為羊毛灣水庫下泄與羊毛灣水庫大北溝口區(qū)間洪水疊加而成。

漆水河干流大北溝口以上流域設(shè)計(jì)洪水按同頻率組合存在兩種情況，鑒于兩過程錯(cuò)峰歷時(shí)相差12 h，區(qū)間洪水過程為11.1 h，且先于羊毛灣水庫下泄過程到達(dá)設(shè)計(jì)斷面，因此，將兩過程同頻率疊加不會(huì)對(duì)成果帶來較大偏差，本次將兩過程同頻率錯(cuò)峰疊加，計(jì)算大北溝口以上漆水河干流5%洪水過程，其洪峰流量為360 m3/s。

2.3.4 大北溝設(shè)計(jì)洪水

（1）大北溝水庫設(shè)計(jì)洪水、下泄過程

大北溝水庫為大北溝上最末一級(jí)水庫，控制流域面積372 km2。

大北溝無實(shí)測(cè)水文資料，采用大北溝水庫除險(xiǎn)加固時(shí)的洪水。

大北溝水庫泄洪設(shè)施為溢洪道，水庫的庫容曲線、泄流曲線采用除險(xiǎn)加固時(shí)復(fù)核成果，起調(diào)水位為汛限水位564.0 m。

經(jīng)調(diào)洪計(jì)算，可得大北溝水庫5%洪水的下泄過程，下泄洪水的最大流量為154 m3/s。

（2）大北溝水庫壩址～大北溝口區(qū)間洪水

大北溝水庫～大北溝口區(qū)間面積110 km2，按面積比擬法計(jì)算大北溝水庫～大北溝口區(qū)間5%洪水洪峰流量為295 m3/s。洪量為317×104m3(洪峰流量面積比指數(shù)為0.67，洪量為1)，根據(jù)五點(diǎn)概化得設(shè)計(jì)洪水過程。

（3）大北溝口洪水

大北溝洪水為大北溝水庫下泄與大北溝水庫～大北溝口區(qū)間洪水疊加而成。

大北溝口以上流域設(shè)計(jì)洪水按同頻率組合存在兩種情況，錯(cuò)峰歷時(shí)相差2 h，本次簡(jiǎn)化計(jì)算，將洪峰兩過程同頻率錯(cuò)峰疊加，計(jì)算大北溝口以上漆水河干流5%洪水過程，其洪峰流量為302 m3/s。

2.3.5 漆水河干流大北溝口洪水

羊毛灣水庫洪水匯流歷時(shí)8 h，水庫調(diào)洪滯洪歷時(shí)3 h，壩址距大北溝口36 km，洪水傳播歷時(shí)3.5 h，洪水歷時(shí)14.5 h。

大北溝洪水歷時(shí)由大北溝水庫～大北溝口區(qū)間洪水歷時(shí)決定，大北溝口以上大北溝受上游水庫影響匯流歷時(shí)為2.6 h。

漆水河干流大北溝口以上洪水滯后大北溝洪水12 h。

兩河設(shè)計(jì)洪水按同頻率組合存在兩種情況，考慮兩河洪水均受水庫影響，將兩河洪水同頻率疊加不會(huì)給漆水河干流大北溝口洪水帶來較大偏差，因此本次采用同頻率錯(cuò)峰疊加，得到大北溝匯入漆水河口后的設(shè)計(jì)洪水洪峰流量為656 m3/s。

2.3.6 韋水設(shè)計(jì)洪水

根據(jù)韋水調(diào)查洪水知，韋水調(diào)查到1954年、1901年、1933年、1925年四場(chǎng)調(diào)查洪水，洪峰流量分別為978、701、535、250 m3/s。經(jīng)分析1954、1901、1933、1925年洪水重現(xiàn)期分別為110、55、37、28年。本次韋水河20年一遇洪峰流量取250 m3/s。

2.3.7 防洪工程設(shè)計(jì)洪水

防洪工程始端設(shè)計(jì)洪水為漆水河干流大北溝口洪水與韋水河洪水疊加，結(jié)合防洪工程斷面天然洪水分析，韋水河20年一遇洪峰流量取250 m3/s，經(jīng)計(jì)算，工程區(qū)始端20年一遇洪峰流量為910 m3/s。

2.3.8 設(shè)計(jì)洪水成果采用

工程區(qū)上游末端與楊凌區(qū)正在施工的楊村鄉(xiāng)、李臺(tái)鄉(xiāng)段防洪治理工程銜接，楊凌區(qū)段洪水計(jì)算最終采用的是洪水調(diào)查推算成果，為了上下游防洪工程的銜接，本次洪水計(jì)算成果也采用洪水調(diào)查推算成果。

依據(jù)調(diào)查洪水成果，考慮漆水河流域好畤河站并結(jié)合鄰近千河千陽站洪峰流量統(tǒng)計(jì)參數(shù)分析，計(jì)算得到工程區(qū)始端設(shè)計(jì)洪水成果見表5。

3 結(jié)語

漆水河水文資料比較全面，但由于漆水河干流修建水庫較多，給河段治理洪水分析造成一定困難。本文通過同頻率地區(qū)組成法及調(diào)查洪水法對(duì)漆水河入渭口段洪水進(jìn)行分析計(jì)算，最終將該治理段洪水計(jì)算成果與上游工程的計(jì)算成果對(duì)比，得出與上游工程的洪水計(jì)算成果較為接近，說明該段洪水計(jì)算采用的方法合理，計(jì)算成果可靠，推薦以本次計(jì)算的設(shè)計(jì)洪水作為最終成果，即工程區(qū)10年一遇洪水洪峰流量為385 m3/s，20年一遇洪水洪峰流量為710 m3/s。

[1]韓曉榮.楊凌區(qū)漆水河楊村鄉(xiāng)、李臺(tái)鄉(xiāng)段防洪治理工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告[R]，陜西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，2013．

TU998.4

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1673-9000（2017）02-0078-03

2017-02-21

馮碧娜（1988-），女，陜西西安人，助理工程師，主要從事水利工程設(shè)計(jì)工作。