玉門市鞏昌河歷史洪水調(diào)查分析計(jì)算

(甘肅省疏勒河流域水資源管理局雙塔灌區(qū)管理處，甘肅 酒泉 736100)

1 流域概況

鞏昌河發(fā)源于祁連山的前山地帶，上游流經(jīng)的昌馬洪積扇礫石傾斜平原，由疏勒河散流堆積而成，地面高程1520～1600m，坡降10‰～15‰，礫石遍布，植被稀少，呈半荒漠地貌景觀；中下游流經(jīng)的河西走廊細(xì)土平原區(qū)，河道較穩(wěn)定，切割深度一般為1～5m，河床寬度變化大，狹窄處寬40～60m，寬闊處可達(dá)200m以上，河漫灘發(fā)育，長(zhǎng)有茂密雜草及零星灌木，地面高程1450～1520m，坡降3‰～5‰，地勢(shì)平坦，土壤肥沃，水源豐富，農(nóng)田廣袤，居民點(diǎn)較多。鞏昌河流域面積300km2，主河道河長(zhǎng)29.85km，干流平均坡降16.50‰，流域均呈長(zhǎng)條形狀。

由于疏勒河流域是東高西低的地形，加之南北流向的疏勒河昌馬總干渠建成后，使其洪水基本向西流動(dòng)，對(duì)玉門市(新市區(qū))不產(chǎn)生影響，因此，玉門市(新市區(qū))的防洪主要考慮鞏昌河和前山地帶洪積扇上暴雨聚集的洪水對(duì)城市的影響。

2 調(diào)查河段確定

鞏昌河洪水易發(fā)，為玉門市山洪災(zāi)害重點(diǎn)治理溝道，通過在河道防治區(qū)進(jìn)行走訪、勘查，鞏昌河穿鐵路橋河段斷面位置穩(wěn)定，河道順直、水流集中、無支流加入，并且有歷史洪水位標(biāo)記，洪痕清晰，能反映歷史河道的原貌。按照區(qū)域代表性原則和峰量最大原則，選定穿鐵路橋河段為此次洪水調(diào)查河段，具體位置為東經(jīng)97°3′42″、北緯40°15′16″。

3 暴雨洪水過程調(diào)查

鞏昌河歷史最大洪水發(fā)生在1979年7月29日，洪水調(diào)查河段鐵路橋墩側(cè)壁上注有“1979.7.29洪水位▽1330.00m”標(biāo)記。洪水淹沒兩岸大量農(nóng)田，312國(guó)道被沖毀，少量房屋被淹，居民財(cái)產(chǎn)損失嚴(yán)重。1980年河道上游開始修建分水渠和防洪大壩，洪水全部分流，河道基本干涸，2014年河道水流又開始恢復(fù)。

4 洪水測(cè)量及洪峰流量推算

4.1 斷面測(cè)量

鞏昌河洪水調(diào)查河段河道順直，系細(xì)沙河床，無植被，洪水痕跡較明顯。斷面測(cè)量水準(zhǔn)點(diǎn)BM海拔高程為1325.00m，計(jì)算過程采用假定高程10.00m。中斷面、洪痕及縱斷面測(cè)量結(jié)果見圖1和圖2。

圖1 鞏昌河洪水調(diào)查河段中斷面

4.2 糙率及比降

根據(jù)河槽、兩岸河堤組成等因素，經(jīng)綜合分析此河段糙率值n取0.03，得出比降s為91×10-4。

4.3 洪峰流量

歷史洪水洪峰流量計(jì)算一般采用曼寧公式，即

式中Q——洪峰流量，m3/s；

R——河道斷面水力半徑，m；

A——河道過水面積，m2；

s——河道水面比降，‰；

n——河道糙率。

將上述參數(shù)帶入曼寧公式，鞏昌河歷史最大洪水1979年7月洪峰流量為110m3/s(見表1)。

表1 鞏昌河洪水調(diào)查洪峰流量計(jì)算成果

5 重現(xiàn)期確定

5.1 經(jīng)驗(yàn)頻率法

根據(jù)《玉門市水利志》記載，1967年5月3日，玉門鎮(zhèn)發(fā)生強(qiáng)降雨，引發(fā)洪水。從資料記載看，災(zāi)害程度、洪水量級(jí)比1979年7月29日發(fā)生的暴雨洪水小，故推測(cè)1979年洪水為1967年以來發(fā)生的最大洪水，調(diào)查考證期追溯到1967年。依據(jù)洪水調(diào)查的資料進(jìn)行排序，用經(jīng)驗(yàn)頻率計(jì)算公式計(jì)算，調(diào)查期根據(jù)以下公式確定：

經(jīng)驗(yàn)頻率

調(diào)查期

N=(2015-1967)+1=49

重現(xiàn)期

經(jīng)計(jì)算，歷史最大洪水1979年7月洪峰流量110m3/s的重現(xiàn)期為50年。

5.2 經(jīng)驗(yàn)公式法

利用《甘肅省水文圖集》中對(duì)應(yīng)區(qū)域內(nèi)河流的洪峰流量經(jīng)驗(yàn)公式，計(jì)算各個(gè)頻率下的洪峰流量(見表2)。對(duì)照表2可知，鞏昌河洪峰流量110m3/s的重現(xiàn)期為超過100年。

表2 鞏昌河經(jīng)驗(yàn)公式法推求的設(shè)計(jì)洪水頻率

5.3 面積比擬法

鞏昌河流域概況、下墊面條件與石油河具有相似性，可利用石油河玉門市水文站系列資料同頻率面積比擬法推求鞏昌河的設(shè)計(jì)洪峰流量。鞏昌河洪水調(diào)查斷面以上集水面積300km2，石油河玉門市水文站集水面積656km2、洪峰流量248m3/s，具體公式如下：

Q設(shè)=(F設(shè)/F參)nQ參

式中Q設(shè)——設(shè)計(jì)站洪峰流量,m3/s;

Q參——參證站洪峰流量,m3/s;

F設(shè)——設(shè)計(jì)站流域面積,km2;

F參——參證站流域面積,km2;

n——指數(shù)，取n值為1。

用面積比擬法計(jì)算鞏昌河不同頻率洪峰流量成果(見表3)，從表3可以看出，鞏昌河歷史最大洪水1979年7月洪峰流量110m3/s的重現(xiàn)期為近63年。

表3 鞏昌河面積比擬法推求的設(shè)計(jì)洪水頻率

經(jīng)驗(yàn)頻率法、經(jīng)驗(yàn)公式法、面積比擬法三種計(jì)算重現(xiàn)期的方法，有各自的適用性和局限性，計(jì)算結(jié)果有差異。鞏昌河流域面積、流域特性、下墊面條件等與經(jīng)驗(yàn)公式法適用參數(shù)有較大差異，計(jì)算結(jié)果偏大。經(jīng)驗(yàn)頻率法和面積比擬法計(jì)算結(jié)果相近。鞏昌河歷史洪水痕跡印記清晰可靠，洪水發(fā)生時(shí)間準(zhǔn)確，參考1996年《玉門市水利志》文獻(xiàn)資料，考證期的推算合理，鞏昌河的最大歷史洪水重現(xiàn)期計(jì)算采用經(jīng)驗(yàn)頻率法計(jì)算結(jié)果，用面積比擬法進(jìn)行印證，最后確定鞏昌河歷史最大洪水1979年7月29日洪峰流量110m3/s的重現(xiàn)期為50年。

6 調(diào)查成果的合理性分析

6.1 調(diào)查河段及洪水痕跡合理性分析

調(diào)查河段經(jīng)過人工治理，斷面規(guī)整，河道順直，河床穩(wěn)定，無植被。洪水痕跡有歷史標(biāo)記為證，清晰真實(shí)，調(diào)查人員沿岸邊篩選并施測(cè)縱斷面洪水痕跡，測(cè)點(diǎn)空間布局緊湊、合理，且數(shù)據(jù)的整理、分析計(jì)算結(jié)果滿足精度要求，確定的洪痕水面線與調(diào)查河段河底坡降線接近平行，符合一般河流沖淤變化的規(guī)律，經(jīng)分析比降合理，符合比降-2面積法的使用條件。依據(jù)《水文調(diào)查規(guī)范》洪水痕跡可靠程度評(píng)定要求，確定此次洪痕測(cè)量結(jié)果可靠。

6.2 糙率選用合理性分析

鞏昌河為細(xì)沙河床，通過對(duì)河床組成、平均粒徑、洪水坡度等因素進(jìn)行分析，并對(duì)比分析斷面形態(tài)相似的水文站實(shí)測(cè)糙率值，分析考證歷史最大洪水發(fā)生時(shí)的河道情況，參考《水文測(cè)驗(yàn)手冊(cè)、第一冊(cè) 野外工作》及《甘肅省天然河道糙率表》，綜合分析測(cè)驗(yàn)河段糙率n值選定0.03，能反映河道糙率實(shí)際情況。

6.3 洪峰流量計(jì)算合理性分析

鞏昌河歷史最大洪水發(fā)生年份與鄰近河流石油河同時(shí)期發(fā)生大洪水時(shí)間相一致，量級(jí)相吻合。

6.4 重現(xiàn)期確定合理性分析

鞏昌河重現(xiàn)期確定采用三種方法，經(jīng)驗(yàn)頻率法和面積比擬法計(jì)算結(jié)果相接近，經(jīng)驗(yàn)頻率法成果是根據(jù)實(shí)地訪問調(diào)查，并查閱參考1996年《玉門市水利志》等歷史文獻(xiàn)資料綜合確定的，符合實(shí)際情況，因此，此次重現(xiàn)期確定以經(jīng)驗(yàn)頻率法為準(zhǔn)，以其他方法進(jìn)行補(bǔ)充驗(yàn)證。

鞏昌河流域特性、下墊面條件與石油河具有相似性，從祁連山暴雨洪水特性來看，氣候特點(diǎn)和暴雨時(shí)程分布具有相似性，1979年7月29日發(fā)生的歷史最大洪水與石油河同時(shí)期發(fā)生的大洪水及造成的災(zāi)害情況相一致，因此，鞏昌河1979年7月29日洪峰流量110m3/s的歷史最大洪水，重現(xiàn)期為50年是合理的。

[1] 滕麗娟.下花園區(qū)山洪災(zāi)害歷史洪水調(diào)查結(jié)果分析[J].水利建設(shè)與管理，2016(5)：59-60.

[2] 甘肅省水文水資源局.甘肅省暴雨洪水調(diào)查[R].甘肅:蘭州,1988.

[3] 甘肅省酒泉市水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院.甘肅省玉門市石油河(玉門老市區(qū)段)河道治理工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告[R].甘肅:酒泉,2009.

[4] 玉門市水務(wù)局.甘肅省玉門市易災(zāi)地區(qū)生態(tài)環(huán)境綜合治理專項(xiàng)規(guī)劃[Z].甘肅：玉門,2011.