靈寶宏農(nóng)澗河整治工程設(shè)計(jì)洪水確定

武玲俠

（千陽(yáng)縣環(huán)保新材料工業(yè)園區(qū)管理委員會(huì),陜西 千陽(yáng) 721100）

1 引言

城市河道具有重要的防洪、排澇、營(yíng)造生態(tài)景觀等綜合作用[1-3]。在城市快速發(fā)展進(jìn)程中,城市河道淤積、污染嚴(yán)重,亟需采取相關(guān)治理措施,以恢復(fù)河道水質(zhì)、提高防洪效益。設(shè)計(jì)洪水參數(shù)是河道堤防、邊坡等工程設(shè)計(jì)、施工時(shí)不可忽略的參數(shù)。設(shè)計(jì)洪水參數(shù)的準(zhǔn)確性對(duì)河道治理工程的安全性、合理性影響較大[4-6]。因此,準(zhǔn)確獲取設(shè)計(jì)洪水參數(shù)是非常必要的,尤其是在流域水利工程眾多的區(qū)域。

2 工程概況

宏農(nóng)澗河流域目前已建和在建的大中小型水庫(kù)共9 座。其中6 座位于小支流上,控制流域面積和調(diào)洪庫(kù)容較小,洪水計(jì)算不考慮其調(diào)洪作用。需考慮調(diào)蓄作用的水庫(kù)有：①窄口水庫(kù)；②衛(wèi)家磨水庫(kù)；③白虎潭水庫(kù)。

3 各水庫(kù)下泄洪水計(jì)算

治理段內(nèi)宏農(nóng)澗河上有大支流壩底河匯入,洪水計(jì)算以壩底河入?yún)R處為界,分上、下兩段分別進(jìn)行計(jì)算。治理段上游流域僅斷密澗河區(qū)間流域面積較小為55 km2,洪水計(jì)算時(shí)按不同方法比較分析后,采用推理公式法成果；其余區(qū)間流域面積均在300 km2以上,面積比指數(shù)n 值可取0.7。窄口和決鎮(zhèn)水文站對(duì)比分析的面積比指數(shù)n 為0.6。考慮到窄口水庫(kù)位于上游,河道比降大,洪水匯流條件較好,利于洪峰流量的形成；而本次治理段區(qū)間流域位于下游,洪水形成條件相對(duì)較差,面積比指數(shù)n 值可取0.7。綜上所述,通過(guò)綜合分析,區(qū)間流域設(shè)計(jì)洪水計(jì)算采用水文比擬法,面積比指數(shù)n 取0.7是合理的。

1）窄口水庫(kù)10年一遇和20年一遇最大下泄流量分別為217 m3/s、376 m3/s,洪峰匯流時(shí)間分別為5.0 h、4.4 h,水庫(kù)調(diào)蓄時(shí)間分別為4 h、3 h。根據(jù)水庫(kù)下游河道情況,10年一遇下泄洪水到達(dá)壩底河入宏農(nóng)澗河處和治理末端傳播時(shí)間分別為2.5 h、3.0 h；20年一遇下泄洪水到達(dá)壩底河入宏農(nóng)澗河處和治理末端傳播時(shí)間分別為2.1 h、2.5 h。

圖1 窄口水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水下泄過(guò)程線

2）白虎潭水庫(kù)下泄洪水

白虎潭洪水過(guò)程及調(diào)節(jié)計(jì)算,10年一遇和20年一遇最大下泄400 m3/s、574 m3/s,洪峰匯流時(shí)間分別為3.9 h、3.6 h,水庫(kù)調(diào)蓄時(shí)間分別為1 h。根據(jù)水庫(kù)下游河道情況,10年一遇下泄洪水到達(dá)壩底河入宏農(nóng)澗河處和治理末端傳播時(shí)間分別為1.1 h、1.3 h；20年一遇下泄洪水到達(dá)壩底河入宏農(nóng)澗河處和治理末端傳播時(shí)間分別為1.0 h、1.1 h。

圖2 白虎潭水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水下泄過(guò)程線

3）衛(wèi)家磨水庫(kù)下泄洪水

衛(wèi)家磨水庫(kù)10年一遇、20年一遇和50年一遇最大下泄分別為50 m3/s、347 m3/s、474 m3/s,洪峰匯流時(shí)間分別為4.5 h、4.0 h、3.6 h；水庫(kù)調(diào)蓄時(shí)間分別為0.5 h、1.0 h 和1.0 h。根據(jù)水庫(kù)下游河道情況,10年、20年一遇到達(dá)治理末端傳播時(shí)間分別為4.0 h、3.0 h。

圖3 衛(wèi)家磨水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水下泄過(guò)程線

4）斷密澗河區(qū)間流域設(shè)計(jì)洪水計(jì)算

斷密澗河全流域面積171 km2,白虎潭水庫(kù)位于斷密澗河中下游,壩址以上控制流域面積116 km2,水庫(kù)壩址以下區(qū)間流域面積為55 km2,干流長(zhǎng)度16.8 km,平均比降0.012。斷密澗河區(qū)間流域10年一遇洪峰流量為261 m3/s,匯流時(shí)間2.64 h ；20年一遇洪峰流量為378 m3/s,匯流時(shí)間2.41 h。根據(jù)河道情況,10年一遇洪水到達(dá)壩底河入宏農(nóng)澗河處和治理末端傳播時(shí)間分別為0.31 h、0.49 h；0年一遇下泄洪水到達(dá)壩底河入宏農(nóng)澗河處和治理末端傳播時(shí)間分別為0.25 h、0.40 h。

圖4 斷密澗河區(qū)間流域設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線

5）壩底河區(qū)間流域設(shè)計(jì)洪水計(jì)算

壩底河全流域面積為621 km2,衛(wèi)家磨水庫(kù)位于壩底河中游,壩址以上控制流域面積180 km2,水庫(kù)壩址至壩底河入宏農(nóng)澗河口區(qū)間流域面積441 km2,干流長(zhǎng)度42.6 km,平均比降0.0112。區(qū)間流域洪峰流量以窄口水文站為參照站,采用水文比擬法進(jìn)行計(jì)算,面積比指數(shù)取0.70。經(jīng)計(jì)算,壩底河區(qū)間流域10年一遇洪峰流量為539 m3/s,區(qū)間匯流時(shí)間為4.8 h；20年一遇洪峰流量為926 m3/s,匯流時(shí)間4.3 h；50年一遇洪峰流量為1540 m3/s,匯流時(shí)間3.7 h。根據(jù)河道情況,10年、20年和50年一遇到達(dá)治理末端傳播時(shí)間分別為0.26 h、0.2 h、0.2 h。

圖5 壩底河區(qū)間流域設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線

6）宏農(nóng)澗河區(qū)間流域設(shè)計(jì)洪水計(jì)算

宏農(nóng)澗河全流域面積2068 km2,干流長(zhǎng)度88 km,平均比降0.011；窄口水庫(kù)位于宏農(nóng)澗河上游,壩址以上控制流域面積903 km2,干流長(zhǎng)度49 km,平均比降0.012。

水庫(kù)壩址至壩底河入?yún)R處（不含壩底河）區(qū)間流域面積304 km2（扣除斷密澗河流域面積）,干流長(zhǎng)度31.9 km；水庫(kù)壩址至本次治理工程末端區(qū)間流域面積344.2 km2（扣除斷密澗河和壩底河流域面積）,干流長(zhǎng)度36.5 km。

窄口水庫(kù)以下宏農(nóng)澗河區(qū)間設(shè)計(jì)洪水采用水文比擬法進(jìn)行計(jì)算,面積比指數(shù)取0.70。經(jīng)計(jì)算,至壩底河入?yún)R處宏農(nóng)澗河區(qū)間流域（水庫(kù)壩址至壩底河入?yún)R處）10年一遇洪峰流量為415 m3/s,區(qū)間匯流時(shí)間為4.5 h；20年一遇洪峰流量為714 m3/s,匯流時(shí)間4.0 h。治理末端宏農(nóng)澗河區(qū)間流域（水庫(kù)壩址至治理末端）10年一遇洪峰流量為453 m3/s,區(qū)間匯流時(shí)間為4.9 h；20年一遇洪峰流量為779 m3/s,匯流時(shí)間4.2 h。

圖6 宏農(nóng)澗河區(qū)間流域設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線

4 治理段設(shè)計(jì)洪水計(jì)算

壩底河入?yún)R處（不含壩底河）設(shè)計(jì)洪水計(jì)算：宏農(nóng)澗河窄口水庫(kù)至壩底河入?yún)R處以上有較大支流斷密澗河匯入,且支流上有水庫(kù)調(diào)節(jié),入?yún)R處洪峰流量計(jì)算時(shí),考慮流域匯流時(shí)間、水庫(kù)的調(diào)蓄時(shí)間和洪水的傳播時(shí)間。經(jīng)錯(cuò)峰疊加計(jì)算,壩底河入?yún)R處10年、20年一遇洪峰流量分別為942 m3/s 和1400 m3/s。

表1 滑坡巖土體物理力學(xué)參數(shù)

表2 壩底河匯入處20年一遇設(shè)計(jì)洪峰流量計(jì)算表

圖7 壩底河匯入處設(shè)計(jì)洪峰流量

治理末端設(shè)計(jì)洪水計(jì)算：宏農(nóng)澗河窄口水庫(kù)至治理末端以上有較大支流斷密澗河和壩底河匯入,且支流上有水庫(kù)調(diào)節(jié)。治理末端洪峰流量計(jì)算時(shí),考慮流域匯流時(shí)間、水庫(kù)的調(diào)蓄時(shí)間和洪水的傳播時(shí)間。經(jīng)錯(cuò)峰疊加計(jì)算,10年、20年一遇洪峰流量分別為1510 m3/s 和2380 m3/s。

表3 治理末端10年一遇設(shè)計(jì)洪峰流量計(jì)算表

表4 治理末端20年一遇設(shè)計(jì)洪峰流量計(jì)算表

圖8 治理末端設(shè)計(jì)洪峰流量

5 結(jié)論

以靈寶宏農(nóng)澗河綜合治理工程為研究對(duì)象,通過(guò)收集流域范圍內(nèi)眾多水庫(kù)的調(diào)洪情況,選取水文比擬法確定宏農(nóng)澗河的設(shè)計(jì)洪水參數(shù)。該方法收集了較多的水庫(kù)調(diào)洪數(shù)據(jù),與洪水發(fā)生后水庫(kù)調(diào)節(jié)情況較為一致,結(jié)果較為可靠。