增江流域派潭河上游段河道設(shè)計(jì)洪水研究

鄧瑞欣 范立柱

【摘要】本文的主要研究?jī)?nèi)容是推求中小河流派潭河上游段河道設(shè)計(jì)洪水。派潭河上游沒(méi)有實(shí)測(cè)洪水資料，有4座具有調(diào)蓄作用的小型水庫(kù)，4座小型水庫(kù)的串聯(lián)、并聯(lián)造成設(shè)計(jì)洪水地區(qū)組成情況復(fù)雜，本文采用當(dāng)量集雨面積和當(dāng)量河長(zhǎng)的計(jì)算方法，來(lái)考慮水庫(kù)調(diào)洪對(duì)河道設(shè)計(jì)洪水的影響。并且將該方法計(jì)算得到的設(shè)計(jì)洪水與一般方法計(jì)算的設(shè)計(jì)洪水做對(duì)比，分析洪水計(jì)算的合理性。

【關(guān)鍵詞】派潭河；設(shè)計(jì)洪水；中小河流

1、基本概況

我國(guó)中小河流數(shù)量多、分布廣，然而在中小河流治理中存在防洪基礎(chǔ)設(shè)施薄弱、河道淤積萎縮嚴(yán)重等問(wèn)題。全國(guó)約有2/3的中小河流達(dá)不到規(guī)定的防洪標(biāo)準(zhǔn)，70%的中小河流經(jīng)常發(fā)生洪澇災(zāi)害以及山洪、泥石流等山地地質(zhì)災(zāi)害，傷亡人數(shù)占全國(guó)水災(zāi)傷亡總?cè)藬?shù)的2/3以上。

增江流域派潭河是派潭鎮(zhèn)境內(nèi)的主要河流，屬增江一級(jí)支流。派潭河上游為典型的中小河流，河道兩岸處于無(wú)堤防狀態(tài)，洪澇災(zāi)害頻繁。派潭河上游（何大塘攔河壩以上）范圍內(nèi)共有5座水庫(kù)，分別為大封門水庫(kù)、七星墩水庫(kù)、白水寨水庫(kù)、石馬龍水庫(kù)和大汾河水庫(kù)，其中七星墩水庫(kù)和白水寨水庫(kù)并聯(lián)后匯入石馬龍水庫(kù)，石馬龍水庫(kù)、大封門水庫(kù)和大汾河水庫(kù)并聯(lián)后匯入派潭河。設(shè)計(jì)洪水地區(qū)組成十分復(fù)雜。

2、計(jì)算過(guò)程和方法

派潭河何大塘攔河壩以上總集雨面積為82.13km2，其中包括大封門水庫(kù)集雨面積25.8 km2，石馬龍水庫(kù)集雨面積10.82 km2（包括七星墩水庫(kù)和白水寨水庫(kù)集雨面積），大汾河水庫(kù)集雨面積較小，僅有0.94km2，對(duì)洪水調(diào)蓄影響較小，本次計(jì)算不考慮大汾河水庫(kù)調(diào)洪的影響，僅考慮大封門水庫(kù)、七星墩水庫(kù)、白水寨水庫(kù)和石馬龍水庫(kù)的調(diào)洪影響。

本次計(jì)算過(guò)程和方法如下：

（1）計(jì)算需要調(diào)洪的水庫(kù)的天然入庫(kù)洪水。先分別對(duì)七星墩水庫(kù)、白水寨水庫(kù)和大封門水庫(kù)進(jìn)行調(diào)洪。由于七星墩水庫(kù)和白水寨水庫(kù)匯入石馬龍水庫(kù)，因此石馬龍水庫(kù)的入庫(kù)洪水應(yīng)該由七星墩水庫(kù)下泄洪水、白水寨水庫(kù)下泄洪水和石馬龍水庫(kù)區(qū)間洪水組成。

（2）當(dāng)量面積法推求設(shè)計(jì)洪水。由于本河段沒(méi)有實(shí)測(cè)洪水，難以分析洪水演進(jìn)參數(shù)，各水庫(kù)壩下的洪水演進(jìn)到各控制斷面很難做出定量的分析，現(xiàn)采用當(dāng)量集雨面積法，即把一個(gè)水庫(kù)的某頻率洪水的下泄量模擬成相當(dāng)該下泄量的匯水面積來(lái)量，應(yīng)用了流域面積n次方比的概念，再根據(jù)折減后的流域面積求出折減后的相應(yīng)的河長(zhǎng)，然后利用折減后的流域面積、河長(zhǎng)和原坡降計(jì)算設(shè)計(jì)洪水，此設(shè)計(jì)洪水即為各控制斷面考慮水庫(kù)調(diào)節(jié)后的設(shè)計(jì)洪水結(jié)果。此方法多用于廣東地區(qū)，目前采用的主要項(xiàng)目有東江流域西福河地區(qū)的水面線推算和蘿崗區(qū)流溪河流域鳳凰河水面線的推算。

1）當(dāng)量集雨面積

（2-1）

式中：——分別為水庫(kù)調(diào)洪前和調(diào)洪后的設(shè)計(jì)洪水；

——分別為水庫(kù)原集水面積和折減后的集水面積；

n值在廣東省10km2以下特小流域?yàn)?.84，小流域10～100km2為0.6～0.8，廣東省水文局分析流溪河、新街河干流（中等流域）為0.5，本次計(jì)算為小流域，采用0.7。

2）當(dāng)量河長(zhǎng)

求得各水庫(kù)當(dāng)量集雨面積后，進(jìn)而求得各控制斷面處各頻率的當(dāng)量集雨面積，根據(jù)各控制斷面處當(dāng)量集雨面積可根據(jù)以下公式求得當(dāng)量河長(zhǎng)：

（2-2）

式中：——各控制斷面處原集雨面積（km2）；

——各控制斷面處原河長(zhǎng)（km）；

——各控制斷面處當(dāng)量集雨面積（km2）；

——各控制斷面處當(dāng)量河長(zhǎng)（km）；

（3）根據(jù)求出的各控制斷面的當(dāng)量集雨面積和當(dāng)量河長(zhǎng)求出各控制斷面的設(shè)計(jì)洪水。

（4）對(duì)計(jì)算的設(shè)計(jì)洪水進(jìn)行合理性分析。

3、設(shè)計(jì)洪水

3.1暴雨參數(shù)

設(shè)計(jì)點(diǎn)暴雨量按2003年省水文局頒布的《廣東省暴雨參數(shù)等值線圖》成果提供的歷時(shí)為1、6、24、72h的暴雨參數(shù)等值線圖，查出集水區(qū)域中心處各歷時(shí)點(diǎn)雨量的均值和值，按公式（值用=3.5的皮爾遜III型曲線），算得流域的P=5%和P=10%頻率各歷時(shí)點(diǎn)暴雨量，得出各歷時(shí)設(shè)計(jì)面暴雨量。

3.2流域參數(shù)

流域內(nèi)各水庫(kù)流域參數(shù)、派潭河上游流域參數(shù)成果見(jiàn)表2和表3。

3.3考慮水庫(kù)調(diào)洪后流域參數(shù)

根據(jù)公式2-1和2-2求得的各水庫(kù)的當(dāng)量集雨面積見(jiàn)表7，其中考慮水庫(kù)調(diào)洪影響后的派潭河上游流域參數(shù)見(jiàn)表8。

3.4考慮水庫(kù)調(diào)蓄的設(shè)計(jì)洪水成果

根據(jù)考慮水庫(kù)調(diào)洪后斷面的當(dāng)量集雨面積和當(dāng)量河長(zhǎng)，采用綜合單位線和推理公式法分別計(jì)算設(shè)計(jì)洪水，最終選用綜合單位線的成果，考慮水庫(kù)調(diào)洪后斷面的設(shè)計(jì)洪水成果見(jiàn)表9。

3.5設(shè)計(jì)洪水合理性分析

在《增城市派潭鎮(zhèn)派潭河上游小流域綜合治理規(guī)劃報(bào)告》（已批復(fù)）中已有派潭河在何大塘攔河壩上各頻率的洪水成果，與本次計(jì)算成果進(jìn)行分析對(duì)比，兩者各頻率的洪水成果差值均在0.27%以內(nèi)，說(shuō)明本次設(shè)計(jì)洪水值基本合理，可以采用。分析結(jié)果見(jiàn)下表10。

4、結(jié)語(yǔ)

本文較好地解決了多水庫(kù)影響下的中小河流設(shè)計(jì)洪水的計(jì)算問(wèn)題，避免了復(fù)雜的洪水演進(jìn)，簡(jiǎn)化了計(jì)算步驟。論文成果為派潭河中小河流的治理提供了依據(jù)，當(dāng)量集雨面積和當(dāng)量河長(zhǎng)的計(jì)算方法也可以為其它有多座水庫(kù)影響的河道設(shè)計(jì)洪水的計(jì)算提供參考，但由于時(shí)間和水平所限，對(duì)其中有些問(wèn)題的研究還不夠透徹。本文應(yīng)用了流域面積n次方比的概念，但對(duì)參數(shù)n值的選取，地方經(jīng)驗(yàn)性較強(qiáng)，缺乏充分的理論依據(jù)和系統(tǒng)的步驟方法，今后可從n值可能代表的物理含義角度出發(fā)，深入開展n值選取的理論研究。

參考文獻(xiàn)：

[1] 廣東省水文局. 廣東省暴雨參數(shù)等值線圖[S]， 2003

[2]廣東省水文總站. 廣東省暴雨徑流查算圖表使用手冊(cè)， 1991

[3]趙振興， 何建京. 水力學(xué)[M]. 北京：清華大學(xué)出版社， 2005

[4] 廣東省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院.增城市派潭鎮(zhèn)派潭河上游小流域綜合治理規(guī)劃報(bào)告[R].廣東：2008.

[6] 增城市水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)室.大封門水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程報(bào)告初步設(shè)計(jì)報(bào)告[R].廣東：1999.

[7] 王國(guó)安. 中國(guó)設(shè)計(jì)洪水研究回顧和最新進(jìn)展[J]. 科技導(dǎo)報(bào)， 2008，26（21）： 85-89

[8] 盧祖貴. 淺析華東地區(qū)特小流域設(shè)計(jì)洪水計(jì)算方法[J]. 水電站設(shè)計(jì)， 2011，27（3）： 84-86