馬金溪河流綜合治理工程水文計算與分析

范海軍，吳紅雨，張雙根，李東風

(1.開化縣水利局，浙江 衢州 324300；2.浙江九州治水科技股份有限公司，浙江 衢州 324000； 3.浙江水利水電學院 水利與環(huán)境工程學院，浙江 杭州 310018)

馬金溪河流綜合治理工程水文計算與分析

范海軍1，吳紅雨2，張雙根2，李東風3

(1.開化縣水利局，浙江 衢州 324300；2.浙江九州治水科技股份有限公司，浙江 衢州 324000； 3.浙江水利水電學院 水利與環(huán)境工程學院，浙江 杭州 310018)

以馬金溪流域下游密賽水文站資料為依據(jù)，分析了其實測較大洪水特征值表，推求計算了馬金溪流域洪水特征值，根據(jù)水文年鑒得到了密賽水文站的歷史調(diào)查洪水成果；進而推求計算了馬金溪河流控制斷面的設計洪水.根據(jù)開化縣錢江源水庫工程可行性研究，計算了各規(guī)劃工況設計洪水，認為錢江源水庫單庫調(diào)度原則為：20年一遇洪水時，水庫控制下泄流量≤300 m3/s.

馬金溪；密賽水文站；水文計算

小流域設計洪水計算是小流域綜合規(guī)劃設計的基礎[1-2]，馬金溪為衢江的上游常山港流域的重要支流，是錢塘江流域南源的重要組成部分(見圖1).馬金溪流域水文計算對馬金溪河流綜合治理工程規(guī)劃設計具有重要意義.

馬金溪發(fā)源于安徽省休寧縣龍?zhí)镟l(xiāng)坂倉村附近的青芝棣尖(海拔1 144 m)，經(jīng)龍?zhí)?、桃林到西坑口進入開化縣境，流經(jīng)齊溪、霞山、馬金、音坑、城關鎮(zhèn)、華埠.上游為帶狀峽谷地形，途經(jīng)七里壟、密賽兩個峽谷，開化縣城以下地形漸趨開闊.至華埠鎮(zhèn)與池淮溪支流匯合后稱常山港，匯入龍山溪、馬蝗溪后入常山縣境內(nèi).馬金溪主要支流有何田溪、村頭溪、中村溪、金村溪、桃坑溪、豐源溪.馬金溪主流上游建有中型水庫齊溪水庫，該水庫于1986年竣工，控制集雨面積182.65 km2，正常庫容3 800萬m3.馬金溪主河道長102.2 km，河道平均坡降7.1‰，流域面積1 011.3 km2.流域內(nèi)叢山連綿，山勢陡峭，峽谷較多，至城關鎮(zhèn)以下河谷地形漸趨開闊平緩.

何田溪發(fā)源于何田鄉(xiāng)海拔1 155 m的高樓尖，起點為白椏尖，高程890 m.東南流經(jīng)田畈、丘畈、何家、晴村、長征，馬金鎮(zhèn)之橫嶺底、璜田、秧畈、高韓，納瑤溪水至忻岸注入馬金溪.河長32.6 km，河道比降22.5‰，流域面積為146.6 km2.

圖1 馬金溪在常山港流域的位置圖

1 水文氣象與資料

1.1 水文氣象

馬金溪流域?qū)儆趤啛釒Ъ撅L氣候，3～4月份，由于大陸冷高壓衰退，太平洋副熱帶高壓逐漸形成，鋒面氣旋活動頻繁，雨量增大.5～7月副熱帶高壓漸向北推進，造成陰雨連綿的梅雨季，暴雨迭見，洪水泛濫，本流域主要會遭受梅雨季節(jié)的暴雨洪水災害.7～10月受副熱帶高壓控制，大陸盛行偏南風，天氣干旱炎熱，常出現(xiàn)雷陣雨，臺風亦有侵入，帶來局部暴雨，并緩解旱情.冬春之際，流域處于蒙古冷高壓的東南部，受大陸氣團控制，天氣以晴冷為主，當冷空氣南下時，地面盛行偏北風，伴有雨雪出現(xiàn).

根據(jù)開化縣氣象資料統(tǒng)計：多年平均氣溫為16.3 ℃，極端最低氣溫零下11.2 ℃，出現(xiàn)在1967年1月16日；極端最高氣溫為41.3 ℃，出現(xiàn)1971年8月1日；最大風速15.7 m/s.

1.2 水文資料

馬金溪流域下游有密賽水文站，位于馬金溪中游城關鎮(zhèn)的密賽村，控制流域面積為797 km2，設立于1956年(1997年密賽水文站遷至開化縣城，更名為開化水文站)，觀測項目有水位、流量、降水、泥沙等.

齊溪水庫庫區(qū)內(nèi)設有齊溪雨量站，壩址下游設有馬金站、燕溪站、大溪邊、皇林坑、西坑等5個雨量站(見表1，圖1).采用泰森多邊形法計算該區(qū)間各站面積權(quán)重(見表2)，經(jīng)計算馬金溪多年平均降雨量1 880 mm.

表1 設計流域主要測站表

表2 設計流域雨量站權(quán)重

2 洪水計算

小流域設計洪水的計算，按照暴雨洪水的形成過程，由暴雨資料推求設計洪水可分3步進行[3-4]：(1)推求設計暴雨，用頻率分析法求不同歷時指定頻率的設計雨量及暴雨過程；(2)推求設計凈雨，設計暴雨扣除損失就是設計凈雨；(3)推求設計洪水，應用單位線法等對設計凈雨進行匯流計算，得流域出口斷面的設計洪水過程.

2.1 實測洪水計算

密賽水文站流量資料系列長且可靠性高，馬金溪流域洪水采用實測洪水資料推求.

馬金溪實測洪水以1997年7月8日洪水為最大，開化水文站(密賽站于1997年遷至開化縣城，改為開化水文站)實測洪峰流量為2 360 m3/s.密賽水文站實測較大洪水特征值(見表3).

2.2 歷史洪水計算

歷史上馬金溪1905年、1955年和1934年洪水較大，根據(jù)水文年鑒查得密賽水文站的歷史調(diào)查洪水成果，具體結(jié)果(見表4).

表3 實測洪水特征值表

表4 調(diào)查洪水成果表

2.3 設計洪水計算

馬金溪干流密賽水文站控制流域面積797 km2，資料系列1956—2014年共59 a，馬金溪控制斷面設計洪水采用密賽水文站流量推求.

馬金溪上游建有齊溪水庫，控制集雨面積182.65 km2，齊溪水庫于1979年4月開工，1986年9月竣工.齊溪水庫控制集雨面積占密賽水文站控制集雨面積的23%，故采用密賽水文站資料計算馬金溪流域洪水時，需要將密賽水文站實測資料系列還原分析，使流量資料具有一致性.

統(tǒng)計分析密賽水文站年最大洪峰流量及3日洪水總量，將密賽水庫1986年以后的最大洪峰流量及3日洪水總量進行修正還原，密賽水文站資料系列均為建庫前天然洪水情況，經(jīng)P-Ⅲ型曲線適線(見圖2)，得到密賽設計洪水統(tǒng)計參數(shù)(見表5).

圖2 密賽站最大洪峰流量頻率曲線圖

位置集水面積/km2項目不同頻率洪峰、洪量2%5%10%20%密賽797洪峰/(m3/s)3480284023601860三日洪量/億m32．281．951．691．41

馬金溪各控制斷面洪水采用面積指數(shù)法計算，采用公式：

(1)

式中：Q2、Q1—設計斷面和參證斷面的洪峰流量；

F2、F1—設計斷面和參證斷面的集水面積；

n—指數(shù)，本次n選用0.667；

馬金溪各主要控制斷面洪水成果(見表6).

表6 馬金溪各主要控制斷面設計洪水成果表

2.4 規(guī)劃工況設計洪水

《錢塘江流域綜合規(guī)劃》(2011—2020年)報告中推薦在上游興建錢江源水庫控制性水庫工程以滿足流域防洪需要，錢江源水庫控制集水面積228 km2，防洪庫容0.62億m3.控制著馬金溪大部分洪水，錢江源水庫建成后對設計流域洪峰能起到一定的消減作用.馬金控制斷面設計洪水成果(見表7).

根據(jù)《浙江省開化縣錢江源水庫工程可行性研究報告》[5]，本次采用同頻率地區(qū)組成法對洪水進行組合，地區(qū)組成一般分成2種情況：(1)當馬金斷面發(fā)生設計頻率洪水時，錢江源水庫也發(fā)生同頻率設計洪水而下游控制斷面至錢江源水庫區(qū)間為相應洪水.(2)當馬金斷面發(fā)生設計頻率洪水時，下游控制斷面至錢江源水庫區(qū)間也發(fā)生同頻率設計洪水而錢江源水庫為相應洪水.

錢江源水庫單庫調(diào)度原則為：20年一遇洪水時，水庫控制下泄流量≤300 m3/s.

表7 馬金控制斷面設計洪水成果表(區(qū)間設計庫區(qū)相應)

3 結(jié) 論

根據(jù)馬金溪流域密賽水文站的資料，按照暴雨洪水的形成過程，推求設計暴雨和設計洪水和設計凈雨進行匯流計算，得出流域出口斷面的設計洪水過程的理論，分析計算了馬金溪流域?qū)崪y洪水特征值表，推求了洪水特征值，利用59 a的水文資料，推求計算了馬金溪河流控制斷面的設計洪水.根據(jù)開化縣錢江源水庫工程可行性研究，計算了各規(guī)劃工況下的設計洪水，計算成果為馬金溪河流綜合治理工程規(guī)劃設計提供了重要依據(jù).

[1] 趙英娜.小流域設計洪水參數(shù)分析[J].河北水利,2014(12):30-31.

[2] 華家鵬.小流域設計洪水的計算方法[J].河海大學學報,1998(2):100-104.

[3] 盧 克.浙東沿海城市洪水預報模型建設研究[J].浙江水利水電學院學報,2016,28(5):39-42.

[4] 戴香琳,陳 芬,曾鋼鋒.分布式流域水文模型在溫黃平原的應用[J].浙江水利科技,2016,44(1):66-68,76.

[5] 吳紅雨，張雙根，向紅利.開化縣馬金溪流域馬金段綜合治理工程初步設計[R].衢州：浙江九州治水科技股份有限公司，2017.

HydrologicalComputationandAnalysisofMajinxiComprehensiveControlProject

FAN Hai-jun1, WU Hong-yu2, ZHANG Shuang-gen2, LI Dong-feng3

(1.Kaihua Water Conservancy Bureau, Quzhou 324300, China; 2.Zhejiang Jiuzhou Water Control Technology Co., Ltd., Quzhou 324000, China; 3.College of Hydraulic and Environment Engineering, Zhejiang University of Water Resources and Electric Power, Hangzhou 310018, China)

The characteristic value table of the measured larger flood is analyzed, and the flood characteristic values of Majinxi River are also calculated on the basis the data of Misai Hydrometric Station in the downstream of Majinxi River, and the historical survey results of floods in Misai Hydrometric Station are obtained according to Hydrologic Data Yearbook. Further, the design food at the control cross-section of Majinxi River is calculated. According to the feasibility study report of Qianjiangyuan Reservoir Project located at Kaihua County, after calculating all kinds of design flood under the planned conditions, it comes to the conclusion that the scheduling principles of single reservoir of Qianjiangyuan Reservoir shall be as follows: the let-down flow rate of the single reservoir shall be controlled within 300 m3/s when encountered with the heaviest flood in 20 years.

Majinxi; Misai Hydrometric Station; hydrological calculation

2017-03-19

國家重點研發(fā)計劃項目(2016YFC0402502)

范海軍(1986-)，男，浙江常山人，助理工程師，主要從事水利工程規(guī)劃和工程建設管理工作.

10.3969/j.issn.2095-7092.2017.05.005

TV214

A

1008-536X(2017)05-0018-04