增江流域派潭河上游段河道設計洪水研究

鄧瑞欣 范立柱

【摘要】本文的主要研究內容是推求中小河流派潭河上游段河道設計洪水。派潭河上游沒有實測洪水資料，有4座具有調蓄作用的小型水庫，4座小型水庫的串聯(lián)、并聯(lián)造成設計洪水地區(qū)組成情況復雜，本文采用當量集雨面積和當量河長的計算方法，來考慮水庫調洪對河道設計洪水的影響。并且將該方法計算得到的設計洪水與一般方法計算的設計洪水做對比，分析洪水計算的合理性。

【關鍵詞】派潭河；設計洪水；中小河流

1、基本概況

我國中小河流數量多、分布廣，然而在中小河流治理中存在防洪基礎設施薄弱、河道淤積萎縮嚴重等問題。全國約有2/3的中小河流達不到規(guī)定的防洪標準，70%的中小河流經常發(fā)生洪澇災害以及山洪、泥石流等山地地質災害，傷亡人數占全國水災傷亡總人數的2/3以上。

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

2、計算過程和方法

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集雨面積25.8 km2，石馬龍水庫集雨面積10.82 km2（包括七星墩水庫和白水寨水庫集雨面積），大汾河水庫集雨面積較小，僅有0.94km2，對洪水調蓄影響較小，本次計算不考慮大汾河水庫調洪的影響，僅考慮大封門水庫、七星墩水庫、白水寨水庫和石馬龍水庫的調洪影響。

本次計算過程和方法如下：

（1）計算需要調洪的水庫的天然入庫洪水。先分別對七星墩水庫、白水寨水庫和大封門水庫進行調洪。由于七星墩水庫和白水寨水庫匯入石馬龍水庫，因此石馬龍水庫的入庫洪水應該由七星墩水庫下泄洪水、白水寨水庫下泄洪水和石馬龍水庫區(qū)間洪水組成。

（2）當量面積法推求設計洪水。由于本河段沒有實測洪水，難以分析洪水演進參數，各水庫壩下的洪水演進到各控制斷面很難做出定量的分析，現(xiàn)采用當量集雨面積法，即把一個水庫的某頻率洪水的下泄量模擬成相當該下泄量的匯水面積來量，應用了流域面積n次方比的概念，再根據折減后的流域面積求出折減后的相應的河長，然后利用折減后的流域面積、河長和原坡降計算設計洪水，此設計洪水即為各控制斷面考慮水庫調節(jié)后的設計洪水結果。此方法多用于廣東地區(qū)，目前采用的主要項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）當量集雨面積

（2-1）

式中：——分別為水庫調洪前和調洪后的設計洪水；

——分別為水庫原集水面積和折減后的集水面積；

n值在廣東省10km2以下特小流域為0.84，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，本次計算為小流域，采用0.7。

2）當量河長

求得各水庫當量集雨面積后，進而求得各控制斷面處各頻率的當量集雨面積，根據各控制斷面處當量集雨面積可根據以下公式求得當量河長：

（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（km）；

——各控制斷面處當量集雨面積（km2）；

——各控制斷面處當量河長（km）；

（3）根據求出的各控制斷面的當量集雨面積和當量河長求出各控制斷面的設計洪水。

（4）對計算的設計洪水進行合理性分析。

3、設計洪水

3.1暴雨參數

設計點暴雨量按2003年省水文局頒布的《廣東省暴雨參數等值線圖》成果提供的歷時為1、6、24、72h的暴雨參數等值線圖，查出集水區(qū)域中心處各歷時點雨量的均值和值，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%頻率各歷時點暴雨量，得出各歷時設計面暴雨量。

3.2流域參數

流域內各水庫流域參數、派潭河上游流域參數成果見表2和表3。

3.3考慮水庫調洪后流域參數

根據公式2-1和2-2求得的各水庫的當量集雨面積見表7，其中考慮水庫調洪影響后的派潭河上游流域參數見表8。

3.4考慮水庫調蓄的設計洪水成果

根據考慮水庫調洪后斷面的當量集雨面積和當量河長，采用綜合單位線和推理公式法分別計算設計洪水，最終選用綜合單位線的成果，考慮水庫調洪后斷面的設計洪水成果見表9。

3.5設計洪水合理性分析

在《增城市派潭鎮(zhèn)派潭河上游小流域綜合治理規(guī)劃報告》（已批復）中已有派潭河在何大塘攔河壩上各頻率的洪水成果，與本次計算成果進行分析對比，兩者各頻率的洪水成果差值均在0.27%以內，說明本次設計洪水值基本合理，可以采用。分析結果見下表10。

4、結語

本文較好地解決了多水庫影響下的中小河流設計洪水的計算問題，避免了復雜的洪水演進，簡化了計算步驟。論文成果為派潭河中小河流的治理提供了依據，當量集雨面積和當量河長的計算方法也可以為其它有多座水庫影響的河道設計洪水的計算提供參考，但由于時間和水平所限，對其中有些問題的研究還不夠透徹。本文應用了流域面積n次方比的概念，但對參數n值的選取，地方經驗性較強，缺乏充分的理論依據和系統(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：

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