漢陰縣月河綜合治理工程洪水計(jì)算及成果合理性分析

翁茂峰

（中國(guó)電建集團(tuán)西北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，陜西 西安 710065）

0 引言

月河綜合治理工程從洞河入河口以上至平梁鎮(zhèn)上游2 km處，共計(jì)長(zhǎng)度24 km，其中干流14 km，支流10 km。包括沐浴河段綜合治理、卞家溝段綜合治理、觀音河段綜合治理、月河干流中壩段綜合治理、月河干流草橋段綜合治理以及多條支溝綜合治理工程，共計(jì)干流10段，支流11條。主要包括防洪工程、污水治理工程、河道生態(tài)修復(fù)工程和景觀工程四部分。

通過(guò)制定防洪安全、水環(huán)境提升、生態(tài)修復(fù)、景觀塑造等系統(tǒng)性工程措施，構(gòu)建“水清、岸綠、景美”的現(xiàn)代水系，使防護(hù)河段兩岸的漢陰縣城、平梁、澗池和兩岸農(nóng)村達(dá)到設(shè)計(jì)的防洪標(biāo)準(zhǔn)，消除月河洪水威脅，為防護(hù)區(qū)內(nèi)的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及人民生命財(cái)產(chǎn)安全提供保障，同時(shí)全面改善河流及兩岸生態(tài)環(huán)境，整體提升漢陰縣中心城區(qū)城市品位，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供良好的環(huán)境基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)漢陰縣“安康市城市副中心，山水休閑宜居城市”的總體城市定位。

1 流域概況

月河是漢江北岸一級(jí)支流，發(fā)源于漢陰縣鳳凰山，總流域面積2830 km2，主河道長(zhǎng)95.2 km，平均比降2.79‰。自上而下匯入的較大支流有馬家河、沐浴河、梨園河、觀音河、余家河、洞河、田河溝、白魚(yú)河、恒河、洋溢河、花園溝和付家河等。

月河流域地處秦嶺以南、鳳凰山以北的低山丘陵地區(qū)，全年降水量多集中在4月～10月，而暴雨主要集中在7月～9月。7月份鳳凰山北部多出現(xiàn)雷暴雨，籠罩面積小，但強(qiáng)度大；而9月份多發(fā)生霖暴雨，歷時(shí)長(zhǎng)，強(qiáng)度小，降雨面積大。

2 測(cè)站情況

月河干流中上游漢陰縣境內(nèi)沒(méi)有水文站，其支流恒河上設(shè)有楊家營(yíng)水文站，月河下游干流設(shè)有長(zhǎng)槍鋪水文站。楊家營(yíng)水文站設(shè)立于1957年5月，控制流域面積931 km2，有設(shè)站至今的水文觀測(cè)資料。該水文站基本斷面曾變遷過(guò)兩次:即1975年1月水尺下遷50 m改名楊家營(yíng)（二）站；1999年7月因恒惠渠大壩加高，該站又下遷至恒口鎮(zhèn)改名恒口水文站，控制流域面積為973 km2。恒口站址上游1.07 km建有恒惠渠水壩，有東西干渠引水，有1961年至今的恒惠渠引水資料。長(zhǎng)槍鋪水文站于1959年12月由陜西省水利廳設(shè)立，長(zhǎng)槍鋪水文站施測(cè)斷面以上集水面積2814 km2。

長(zhǎng)槍鋪水文站和恒口水文站為月河干、支流的國(guó)家基本水文測(cè)站，測(cè)驗(yàn)規(guī)范，計(jì)算方法合理，成果可靠。工程區(qū)與兩水文站屬于同一流域和同一暴雨區(qū)暴雨特性、洪水成因、植被情況和下墊面條件類似?？紤]到長(zhǎng)槍鋪水文站雖為月河干流水文站，但控制流域面積太大，與工程設(shè)計(jì)斷面相差較大，故本次采用月河支流恒河恒口水文站作為本工程水文分析計(jì)算的參證站。

圖1 月河流域水文站網(wǎng)分布及工程位置示意圖

3 洪水計(jì)算

漢陰縣月河綜合治理工程治理長(zhǎng)度24 km，為了合理確定工程各段的設(shè)計(jì)洪水位，分別計(jì)算月河不同河段及各支溝洪水成果。工程區(qū)無(wú)實(shí)測(cè)洪水資料，本次采用水文面積比擬法、洪峰面積相關(guān)法、綜合參數(shù)法等多種方法推算設(shè)計(jì)洪水，進(jìn)行綜合分析確定。

3.1 水文面積比擬法

（1）資料的三性審查

本文收集了恒口水文站近59年洪峰流量資料，從資料的代表性、一致性、可靠性三方面進(jìn)行了審查，最終確定本次收集的資料能夠較好代表當(dāng)?shù)睾樗匦?，資料數(shù)據(jù)合理可靠。

（2）歷史洪水調(diào)查分析

根據(jù)《陜西省洪水調(diào)查資料》記載，楊家營(yíng)水文站和鐵二院分別于1957年和1970年在恒河楊家營(yíng)附近河段進(jìn)行了歷史洪水調(diào)查，調(diào)查到1889年和1938年共2場(chǎng)歷史洪水，1889年洪峰流量為2350 m3/s，成果可靠程度為供參考；1938年洪峰流量為1920 m3s，成果可靠程度為供參考。另外《陜西省洪水調(diào)查資料》中還刊印有1957年洪水，洪峰流量為1520 m3/s，屬實(shí)測(cè)資料，成果可靠程度為可靠。1889年洪水是至今最大的一場(chǎng)洪水，其次為1938洪水。將1889年洪水的重現(xiàn)期定為130年，1938年洪水的重現(xiàn)期應(yīng)為65年[1]。

（3）參證站洪水計(jì)算

年最大洪峰流量的選樣采用年最大值法，將1957年～1975年、1975年～1999年原站址實(shí)測(cè)資料進(jìn)行處理得到恒口水文站1957～2015年共59年連續(xù)實(shí)測(cè)洪水資料，再加入1889年、1938年調(diào)查洪水，按不連序系列進(jìn)行頻率計(jì)算，用矩法估算統(tǒng)計(jì)參數(shù)初始值，采用P—Ⅲ型曲線適線，計(jì)算成果經(jīng)與已批復(fù)的《安康市月河漢陰段綜合治理工程可行性研究報(bào)告》對(duì)比基本一致，最終采用已批復(fù)執(zhí)行的成果。成果表見(jiàn)表1。

表1 恒口站不同頻率設(shè)計(jì)洪水成果表 單位：m3/s

工程區(qū)各控制斷面處不同頻率設(shè)計(jì)洪峰流量采用恒口水文站不同頻率設(shè)計(jì)洪峰流量計(jì)算成果按面積比擬法計(jì)算，計(jì)算公式為：

式中：Q設(shè)、Q參分別為工程區(qū)各控制斷面和參證站洪峰流量，m3/s；F設(shè)、F參分別為工程區(qū)各控制斷面和參證站集水面積，km2；計(jì)算成果見(jiàn)表2。

3.2 洪峰面積相關(guān)法

根據(jù)《安康地區(qū)實(shí)用水文手冊(cè)》（1983.10）總結(jié)的該區(qū)洪峰面積相關(guān)法計(jì)算各治理段設(shè)計(jì)洪峰流量。推薦的計(jì)算公式：

式中：Qp為設(shè)計(jì)頻率為P的洪峰流量，m3/s；F為設(shè)計(jì)流域面積，km2；Kp、n為設(shè)計(jì)頻率為P的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)和指數(shù)。

查《安康地區(qū)實(shí)用水文手冊(cè)》（1983.10）表6-7匯水面積相關(guān)法分區(qū)參數(shù)、指數(shù)表，查得到30年、20年、10年一遇洪水計(jì)算的參數(shù)、指數(shù)Kp分別為16、13、9.9；指數(shù)n全部為0.707。由上述公式計(jì)算各斷面洪水計(jì)算成果見(jiàn)表2。

3.3 綜合參數(shù)法

計(jì)算公式：

式中：Qp為設(shè)計(jì)頻率為P的洪峰流量，m3/s；F為設(shè)計(jì)流域面積，km2；J為主河道平均比降，‰；H6p為設(shè)計(jì)頻率為P的6小時(shí)暴雨量，mm；K6P為設(shè)計(jì)頻率為P的6小時(shí)暴雨模比系數(shù)；η，a，β，r為分區(qū)綜合經(jīng)驗(yàn)性指數(shù)。

根據(jù)《安康地區(qū)實(shí)用水文手冊(cè)》（1983.10），查圖“年最大6小時(shí)點(diǎn)雨量均值等值線圖”得H6=53 mm；查圖“年最大6小時(shí)點(diǎn)雨量變差系數(shù)等值線圖”得CV=0.5；然后根據(jù)CS=3.5CV查“皮爾遜Ⅲ型曲線模比系數(shù)表”得不同設(shè)計(jì)頻率的模比系數(shù)Kp，代入公式H6p=Kp×h6得不同設(shè)計(jì)頻率的設(shè)計(jì)暴雨值，再查“綜合參數(shù)法經(jīng)驗(yàn)公式中分區(qū)指數(shù)成果表”得η=0.75，a=0.65，β=0.4；計(jì)算得各工程控制斷面重現(xiàn)期30年、20年、10年一遇洪水計(jì)算成果見(jiàn)表2。

3.4 計(jì)算成果

將以上三種方法計(jì)算成果匯總見(jiàn)表2。

表2 不同方法計(jì)算洪水成果匯總表 單位：m3/s

4 計(jì)算成果及合理性分析

從表2中可以看出，月河干流各斷面，三種計(jì)算方法中，洪峰面積相關(guān)法成果最大，綜合參數(shù)法與水文比擬法較小，各斷面成果中洪峰面積相關(guān)法成果比其它方法成果偏大6%左右，面積比擬法與綜合參數(shù)法成果基本比較接近；仙雞河以上河段及各支流河段由于流域面積較小，與楊家營(yíng)水文站控制流域面積差距較大，不宜采用水文比擬法成果；綜合參數(shù)考慮了流域的征值和經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，既代表了區(qū)域洪水的共性，又突出了計(jì)算流域洪水的特性，綜合考慮采用綜合參數(shù)法成果。

流域面積小于106.5 km2時(shí)，綜合參數(shù)法計(jì)算結(jié)果稍大，而流域面積大于106.5 km2時(shí)，水文比擬法計(jì)算成果較大。本著工程安全考慮，以106.5 km2作為兩種方法選取分界值，月河干流已經(jīng)建設(shè)較多工程，且全部采用水文比擬法成果，干流為了保持上下游的一致性，月河干流流域面積大于106.5 km2采用水文比擬法成果。再根據(jù)《安康市月河漢陰段綜合整治工程可行性研究報(bào)告》中，采用面積比擬法控制面積范圍為101.3 km2～962 km2。本文同時(shí)也參考此分析成果。

5 結(jié)論

設(shè)計(jì)洪水分別采用三種不同方法進(jìn)行計(jì)算，以流域面積106.5 km2為分界值，干流采用水文比擬法成果，最終得到洞河匯合口以上20年一遇洪峰流量為765 m3/s；支流及流域面積小于106.5 km2的月河干流采用綜合參數(shù)法成果，梨園河匯合口以上20年一遇洪峰流量為337 m3/s。本工程在計(jì)算結(jié)果選定時(shí)本著“多種方法、綜合分析、合理選定”的原則，用多種方法進(jìn)行計(jì)算，按照流域洪水特性確定最終采用成果。