河流洪水水位的確定分析

摘 要：近年來，國家對水利的投資將逐步加大，江河堤防的防洪能力將得到徹底提高，最大限度的保證人民生命及財產的安全，科學、準確的洪水水位對于江河提防改造至關重要，本文通過對河流洪水水位的計算分析，為其他江河湖庫確定洪水水位提供參考。

關鍵詞：洪水水位 頻率 曼寧公式

中圖分類號:TV5文獻標識碼：A文章編號：1674-098X(2011)10(c)-0054-01

1 工程流域概況

(1)自然地理長春南樓站位于吉林省農安縣靠山鎮東北部，飲馬河東排木渡口西岸民堤外側。地理位置為東經125°40'56\"，北緯44°47'09\"。飲馬河是第二松花江左岸主要支流之一，發源于磐石縣驛馬鄉呼蘭嶺，流經磐石、永吉、雙陽、九臺、德惠，在農安縣靠山屯以北21km處匯入第二松花江。飲馬河河長386.8km，流域面積18247km2，河道平均坡降0.62‰，長春南樓站以上流域面積為16000km2。伊通河是飲馬河上的一級支流，發源于伊通縣板石廟鄉青頂子嶺北，由西南流向東北流經伊通縣、長春市、德惠市、農安縣，在農安縣靠山鎮東匯入飲馬河。河長342.5km，流域面積8440km2。

(2)氣象條件分析區域屬北溫帶大陸性季風氣候區，春季干燥多風，夏季溫暖濕潤，秋季晴朗氣溫日差大，冬季嚴寒而漫長，一年寒暑溫差懸殊，春秋兩季短促。伊通河流域面積8440km2。流域內多年平均降水量為631.1mm，雨量多集中在7、8月份，約占年降水量的50%左右，6～9月降雨量占年降水量的78.7%；多年平均蒸發量為1516.4mm（20cm口徑蒸發皿）；多年平均日照時數為2606.3h；年平均氣溫為4.7℃，歷年極端最高氣溫為36.2℃，發生在1958年6月24日；歷年極端最低氣溫為-39.0℃，發生在1970年1月4日。多年平均風速為3.7m/s，歷年最大風速34m/s，發生在1971年4月4日；無霜期為140天左右，最大凍土深度為182cm，發生在1969年4月4日。

2 報告編制主要參考資料

《長春市水資源調查評價》；《吉林省水文圖集》；五萬分之一地形圖；德惠、農安水文站、靠山屯水位站多年水文資料。

3 洪水分析

3.1 洪水特性

長春南樓站所在區域屬于飲馬河流域，位于飲馬河與伊通河交匯處下游，本流域洪水主要由飲馬河及其支流伊通河上游洪水所至，其中飲馬河干流洪峰流量受石頭口門水庫調蓄控制；飲馬河支流伊通河洪峰流量受新立城水庫調蓄控制。以上兩部分洪水基本發生在7、8兩月，洪峰流量一般持續10～20天左右。

3.2 長春南樓斷面處洪水分析

3.2.1 洪水頻率分析飲馬河洪水頻率分析采用位于飲馬河干流的德惠水文站及其支流伊通河上的農安水文站兩站的50年系列資料，以對工程最不利為原則，采用最大流量疊加推求工程所在地飲馬河50年一遇洪水，利用面積比擬進行洪峰流量校正。通過對德惠、農安水文站1961～2010年最大流量頻率計算分析，德惠水文站50年一遇洪峰流量為1150m3/s；農安水文站50年一遇洪峰流量為536m3/s。

3.2.2 長春南樓站斷面設計洪峰流量推求長春南樓站斷面處洪峰流量采用面積比擬法，公式如下：

Q南=（F南/F德、農）n×（Q德+Q農）

式中：Q南—長春南樓站處洪峰流量；Q德—德惠水文站斷面以上洪峰流量1150m3/s；Q農—農安水文站斷面以上洪峰流量536m3/s；F農、靠—德惠及農安站斷面以上流域面積之和14081km2；F南—長春南樓站斷面以上流域面積16000km2；n—面積指數，為2/3；通過計算長春南樓站斷面處50年一遇洪峰流量為1836m3/s。

3.2.3 長春南樓站斷面洪峰流量相應洪水水位推求根據2010年9月17～20日實測地形圖繪制長春南樓站處大斷面，高程采用靠山屯水位站水準點高程引測成果，水位流量關系曲線利用曼寧公式計算，曼寧公式為明渠道流量或速度經驗公式。其中，v是速度；k是轉換常數，國際單位制中值為1；n是曼寧系數，是綜合反映管渠壁面粗糙情況對水流影響的一個系數。其值一般由實驗數據測得，使用時可查表選用。R是水力半徑，是流體截面積與濕周長的比值，濕周長指流體與固壁接觸的周長，不包括與空氣接觸的周長部分；S指明渠的坡度

式中：—過水斷面面積；—斷面綜合糙率；—河道平均坡度；R—水力半徑；

3.2.4 長春南樓站斷面水位流量關系曲線合理性分析

3.2.4.1 中低水合理性分析2010年9月17日，使用目前最為先進的流量測驗設備-多普勒流速剖面儀（ADCP）進行了流量實測，由實測結果可知，9月17日流量測驗結果為96.84m3/s，測時水位為150.82m，通過圖3-1水位流量關系曲線查得的值為97.3m3/s，偏差0.50%，滿足流量整編規范要求。

3.2.4.2 高水合理性分析根據2010年7月20日至8月8月22日靠山屯水位站觀測數據，受上游降雨及石頭口門水庫、新立城水庫泄洪影響，7月26日水位開始上漲，8月4日8時水位出現峰值，最高水位為153.42m，經對德惠水文站、農安水文站洪峰流量傳播時間及流量分析，飲馬河德惠水文站洪峰流量為660m3/s，伊通河農安水文站流量為182m3/s，二者之和為842m3/s。通過對工程點洪痕的測量，洪痕處高程為153.107m，發生時間為8月4日，曲線查得流量為850m3/s，基本與計算的流量相吻合。通過對長春南樓站斷面處不同水位級水位流量關系分析，水位流量關系曲線是合理可靠的，可以作為推算洪水水位的依據。

3.2.5 長春南樓站斷面50年一遇洪水水位推求根據“長春南樓站斷面處水位流量關系曲線”可知，長春南樓站處50年一遇洪峰流量1836m3/s時相應水位為154.457m，長春南樓站東北角處高程在152.006m，低于飲馬河50年一遇洪水位2.451m。

3.2.6 第二松花江對飲馬河水位影響分析由于工程地點距離飲馬河入第二松花江河口距離較近，地處平原區，河流比降小，當第二松花江發生洪水時，由于受第二松花江頂托影響，水位抬高，流速變小，水位流量關系發生變化，實際洪水水位高于設計水位。

4 結語

經對長春南樓站選址處現場勘察、實地測量及水文分析計算，結論如下：(1)該項目地址位于吉林省農安縣靠山鎮，東距飲馬河中泓100m左右；(2)選址處東北角海拔高程為152.006m；(3)飲馬河50年一遇最高洪水高程為154.457m；(4)選址處地面高程低于洪水高程2.451m。(5)如果第二松花江干流和飲馬河流域洪水同時發生。工程點將受到第二松花江頂托影響，通過綜合分析，建議站址處高程地面墊高2.88m較為安全可靠。