新郎川河防洪工程設(shè)計(jì)洪水推求探討

秦 娟

(上海川河水利規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司，上海 201204)

新郎川河下游水文觀測(cè)站誓節(jié)站設(shè)立于1971年12月，觀測(cè)項(xiàng)目有水位、流量、泥沙等，資料系列統(tǒng)計(jì)到2011年，并有1984年流域性特大洪水的洪水調(diào)查成果；站址以上控制集水面積678 km2，基本可以控制整個(gè)流域水情資料。因此，本文依據(jù)新郎川河誓節(jié)水文站的歷年水文觀測(cè)資料并作為參照站，分析水文參照站設(shè)計(jì)洪水，進(jìn)而采用間接法和水文比擬法對(duì)新郎川河防洪工程設(shè)計(jì)洪水進(jìn)行推求比較分析，為河道整治防洪工程提供合理的數(shù)據(jù)理論支撐。

1 設(shè)計(jì)洪水推求方法比較分析

1.1 間接法

(1)流域特征值。本文對(duì)新郎川河干、支流河道流域特征值進(jìn)行了量算，其主要控制斷面栗園、花鼓河入新郎川河河口、汭河入新郎川河河口的流域參數(shù)F分別909.0、696.2、510.1 km2，L分別為54.9km、40.5km、25.9 km，B分別為16.3km、17.2km、19.6 km，J分別為0.149、0.194、0.286%。

(2)設(shè)計(jì)暴雨。設(shè)計(jì)點(diǎn)暴雨采用2種方法計(jì)算。其一是根據(jù)實(shí)測(cè)暴雨資料分析計(jì)算；其二是采用《安徽省暴雨參數(shù)等值線圖、山丘區(qū)產(chǎn)匯分析成果和山丘區(qū)中、小面積設(shè)計(jì)洪水計(jì)算辦法》(以下簡稱《84年辦法》)來查算。

根據(jù)新郎川河流域境內(nèi)分布焦村站、胡村站、柏墊站、楊灘站和鳳凰山站等5處雨量站實(shí)測(cè)年最大24h降雨量資料用P-Ⅲ型頻率曲線進(jìn)行頻率計(jì)算分析，采用5站算數(shù)平均值作為設(shè)計(jì)點(diǎn)暴雨值，計(jì)算成果如表1所列。同時(shí)根據(jù)安徽省暴雨參數(shù)等值線圖查算出新郎川河流域以上年最大24h點(diǎn)暴雨設(shè)計(jì)值。2種方法計(jì)算的新郎川河流域設(shè)計(jì)點(diǎn)暴雨成果比較表如1所示。考慮利用查圖法推求河道治理設(shè)計(jì)洪水是偏安全的，故采用查圖法設(shè)計(jì)點(diǎn)暴雨成果。

表1 適線法與查圖法最大24h設(shè)計(jì)點(diǎn)暴雨成果比較 mm

(3)設(shè)計(jì)洪水。按照《84年辦法》求得栗園、花鼓河入新郎川河河口、汭河入新郎川河口各控制斷面處設(shè)計(jì)洪峰流量，當(dāng)P=10%時(shí)，洪水洪峰流量分別為972、934、857m3/s；P=20%時(shí)，洪水洪峰流量分別為1539、1470、1346m3/s；P=50%時(shí)，洪水洪峰流量分別為2700、2576、2348m3/s。

1.2 水文比擬法

本文依據(jù)流域內(nèi)誓節(jié)水文站1972～2011年系列實(shí)測(cè)流量資料，先計(jì)算水文站設(shè)計(jì)洪水，進(jìn)而采用水文比擬法，推求相應(yīng)新郎川河流域內(nèi)各控制節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)洪水。

據(jù)新郎川河歷史洪水記載，近1個(gè)世紀(jì)以來，流域內(nèi)發(fā)生2次特大洪水，分別是在1931、1984年。其中由于1931年洪水年代久遠(yuǎn)，難以調(diào)查到準(zhǔn)確可靠的洪水痕跡，故僅用于重現(xiàn)期分析，而不參與頻率分析計(jì)算。同時(shí)根據(jù)《安徽省水文年鑒》相關(guān)記載，新郎川河下游誓節(jié)水文站1984年6月14日發(fā)生設(shè)站以來的特大洪水，最大洪峰流量達(dá)3100m3/s。

經(jīng)以上分析可知，1984年洪水為自1931年以來的最大洪水，屬流域性特大洪水，故將1984年實(shí)測(cè)洪水作為特大值處理，重現(xiàn)期約為80年。經(jīng)驗(yàn)頻率經(jīng)驗(yàn)頻率采用數(shù)學(xué)期望公式計(jì)算，按矩法計(jì)算參數(shù)Ex、Cv作為初估值，頻率曲線線型采用P-Ⅲ型，然后以適線法進(jìn)行調(diào)整確定，其當(dāng)頻率分別為P=33.3%、20%、10%、5%、2%，重現(xiàn)期分別為N=3、5、10、20、50年，其洪峰流量分別為Qm=629、890、1301、1753、2389m3/s。

采用水文比擬法將誓節(jié)站設(shè)計(jì)洪水推算至新郎川河流域，其新郎川河栗園以上集水面積909.0km2，誓節(jié)水文站控制面積678.0km2，洪峰按面積比的2/3次方，根據(jù)水文比擬法計(jì)算公式QS= QC×(FS/FC)2/3其中，QS為設(shè)計(jì)斷面洪峰流量；QC為參照站洪峰流量；FS為設(shè)計(jì)斷面控制面積；FC為水文站控制面積)，以誓節(jié)站為參照站，確定其栗園、花鼓河入新郎川河河口、石鼓河入新郎川河河口及汭河入新郎川河口各節(jié)點(diǎn)洪水洪峰流量，其當(dāng)P=10%時(shí)，洪水洪峰流量分別為1580、1324、1238、1076m3/s；當(dāng)P=20%時(shí)，洪水洪峰流量分別為2130、1784、1667、1450m3/s；當(dāng)P=50%時(shí)，洪水洪峰流量分別為2905、2431、2272、1976m3/s。

1.3 設(shè)計(jì)洪水成果合理性分析與選用

依據(jù)《安徽省郎溪縣新老郎川河連接段河道綜合整治工程》與《廣德縣桐汭河誓節(jié)集鎮(zhèn)段防洪工程》報(bào)告中對(duì)誓節(jié)站設(shè)計(jì)洪水進(jìn)行了排頻分析計(jì)算，實(shí)測(cè)流量采用1972～2011年系列資料，并將1984年實(shí)測(cè)洪水作為特大值處理[3]；當(dāng)P=5%、10%、20%，其誓節(jié)水文站設(shè)計(jì)洪峰流量分別為1750、1275、850m3/s；與本次設(shè)計(jì)當(dāng)P=5%、10%、20%，其Qm=1753、1301、890m3/s值較為接近。另據(jù)《安徽省郎溪縣縣城防洪規(guī)劃(2011～2030)》報(bào)告中對(duì)誓節(jié)站設(shè)計(jì)洪水進(jìn)行了排頻分析計(jì)算，并采用水文比擬法[5]，洪峰按面積比的2/3次方洪量，將誓節(jié)站設(shè)計(jì)洪水推算至新郎川河流域，其新郎川河栗園斷面的洪水洪峰流量，其當(dāng)P=50%、20%(50年1遇、20年1遇)，其Qm=2974、2130m3/s；經(jīng)過以上附近類似工程對(duì)比分析，采用水文比擬法推求新郎川河流域設(shè)計(jì)洪水與原規(guī)劃比較接近、合理，故確定本工程采用水文比擬法計(jì)算成果。

2 結(jié)束語

新郎川河流域多年平均降雨量1328mm，年內(nèi)、年際變化較大，時(shí)空分布不均勻，暴雨多集中于5～8月，約占全年的40%；多年平均徑流深680mm～840mm，多在汛期以洪水方式下泄，非汛期流量較小。新郎川河洪水均由暴雨形成，經(jīng)分析1984年洪水為自1931年以來的最大洪水，屬流域性特大洪水，將1984年實(shí)測(cè)洪水作為特大值處理。通過間接法、水文比擬法對(duì)新郎川河各節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)洪水進(jìn)行對(duì)比分析，以誓節(jié)水文站為參照站，采用水文比擬法推求新郎川河流域設(shè)計(jì)洪水與原規(guī)劃比較接近、合理，故確定本工程采用水文比擬法計(jì)算成果；為今后類似河道整治及防洪提供合理的數(shù)據(jù)支撐[1]。