佛岡縣四九水整治工程水文水利分析計算

孫　磊，李虎成

(廣東省水利水電科學研究院，廣州 510635)

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佛岡縣四九水整治工程水文水利分析計算

孫磊，李虎成

(廣東省水利水電科學研究院，廣州 510635)

佛岡縣四九水流域整治工程上游起于石甕水庫壩下，下游止于入潖江河口。該流域面積116km2，流域內無實測洪水資料，本次采用設計暴雨推求設計洪水，并依據其成果推求到河道整治前后的設計洪水水面線。

整治工程；設計暴雨；設計洪水；水面線

0　前　言

四九水流域(又名蘊洞水)發源于四九鎮中心、黃竹田村上的紅坪腦(山頂名)。在發源地的群山中先向東流，經石甕水庫，跌落橫坑村又折向東北方向于亞鬢山南麓腳下蜿蜒經回心村、官山材流入四九圩(四九鎮所在地)，再折向西南方向經凌塘村過白石坳梳入湯塘鎮的上黎、良安、圍鎮、脈塘等村，于湯塘鎮的北側匯入潖江河。

四九水流域面積116km2(原黃花水是流入四九水后匯入潖江，1956 年后，因建了黃花河水庫，截流54km2，黃花水的主流于汛期經水庫溢洪道溢出直入潖江河，因此四九水的流域面積于1956年后減去黃花水54km2，則實為116km2，河長25km，河床評價比降為3.8‰。

1　洪　水

1.1暴雨洪水特性

四九水流域是以降雨為主要補給的河流，中下游河道徑流及其變化主要由上游及其區間降雨情況所決定，降雨量在年內變化決定徑流年內變化。

四九水流域每年4月—9月為汛期，11月—翌年的3月為枯水期。全流域的大洪水都是由鋒面雨產生。由于暴雨量大，流域坡陡，水系又是葉脈分布，洪水容易集中，洪峰上漲速度快，具有山區洪水特點，峰型尖瘦，漲落較快，洪峰一般呈連續的多峰型。發洪時間為4月—9月，洪峰出現最多的時段為5月—7月，其中出現次數以6月最為集中。

1.2設計洪水計算

四九水流域無實測洪水資料，本次采用設計暴雨推求設計洪水。

1.2.1設計暴雨特征參數

根據廣東省水文局2003年《廣東省暴雨參數等值線圖》查得四九水各歷時點暴雨特征參數和點面換算系數，并根據Cv查取相應于設計頻率P的kp值，流域點暴雨特征參數和點面換算系數及不同頻率的kp值見表1。

1.2.2未考慮水庫調蓄的設計洪水

根據《廣東省暴雨徑流查算圖表》，產流分區取“內陸”，設計雨型分區取“北江中下游”，α/t/F關系分區取為Ⅵ，設計暴雨低區的αt～t～F關系取“暴雨低區”，m1-θ分區取大陸高區；ui-xi關系取“Ⅱ”；m-θ分區的選取，綜合考慮河道平均坡降、區域平均高程、區域土壤及植被等因素進行選取，并與綜合單位線法計算結果進行對比后根據區域下墊面情況做適當調整[1]。

根據設計暴雨參數采用成果和各河段的流域地理特征參數，使用《廣東省暴雨徑流查算圖表(使用手冊)》推薦的廣東省綜合單位線法和推理公式法分別計算四九水各河段控制斷面設計洪水(未考慮四九水和沙路水因上游水庫的調洪作用)，兩種方法計算得到的成果相差小于10%，說明成果較為合理，本次采用綜合單位線計算的設計洪水成果，計算成果見表2。

表1　四九水流域暴雨參數成果

表2　設計洪水計算結果(未考慮水庫調洪)　m3/s

1.2.3水庫調蓄影響

四九水的K0+000位于石甕水庫壩下，沙路水(支流5)上游有止貝冚水庫，對四九水和沙路水的設計洪水產生較大影響，為考慮水庫的洪水調節作用，需分別對石甕水庫和止貝冚水庫進行調洪演算[2]。

石甕水庫和止貝冚水庫泄水建筑物均為開敞式無閘門控制寬頂堰，堰頂高程分別為139.30m和62.75m，堰頂寬分別為20m和10m；水庫按照從正常蓄水位(即堰頂高程)起調，分別進行調洪演算，計算結果見表3。

表3　最大下泄流量計算結果表　m3/s

1.2.4考慮水庫調蓄后的設計洪水

根據設計暴雨參數采用成果和各河段的流域地理特征參數，使用《廣東省暴雨徑流查算圖表(使用手冊)》推薦的廣東省綜合單位線法計算四九水各河段控制斷面設計洪水，其中四九水和沙路水因上游均有水庫，將區間設計洪水和水庫調洪后的下泄流量按峰峰遭遇進行疊加，作為工程設計洪水成果，計算成果見表4。

表4　設計洪水計算結果(考慮水庫調洪)　m3/s

2　設計水面線

采用2015年6月新測斷面資料，四九水干流18.83km河長共設370個斷面，斷面間距為50m左右，在特殊斷面適當調整。

2.1計算方法

采用mike11軟件建立四九水及各支流的一維河網數學模型。該模型的基本控制方程采用帶旁側入流(出流)的圣維南方程組進行求解，即水流連續性方程

(1)

動量方程：

(2)

2.2河道糙率

根據現場調查，現狀河道河床床面不平整，底坡有凹凸狀。上游河灘地上有荒草和低矮的灌木，河床有鵝卵石、礫石間有孤石，因此按山區河流取糙率為0.040；中游下游河段有雜草和石塊，糙率取0.033。

整治后護腳采用較低的格賓石籠擋土墻，河床進行清淤，邊坡采用人工草皮護坡，阻礙行洪的低矮灌木清除，上游將鵝卵石和塊石用來護腳。四九水整治后糙率中下游取0.030，上游取0.035。

2.3起推水位

一維河網模型上游開邊界采用流量控制，包括石翁水庫和止貝冚水庫的下泄流量；下邊界條件采用水位控制。

四九水流域整治工程的下游斷面為四九水與潖江交匯處的河口斷面，起推水位取河口斷面的潖江水位。根據《清遠市洪情概貌》(梁榮燦編著)，結合潖江河佛岡縣城段洪水水面線成果及近期大洪水調查成果，采用極值倍比法推求河口斷面水位成果見表5。

表5　河口斷面起推水位計算結果　m

2.4水面線成果

根據以上計算參數和計算方法，計算四九水干流各頻率現狀河道水面線，現狀部分斷面水位超過了兩岸地面高程，部分橋涵已漫水，阻水嚴重；整治后的水面線根據現狀河道水面線成果及各斷面的兩岸現狀，以盡量不占地為原則，按照原堤防河寬布置河流堤線，進行護岸和河道的清淤疏浚，整治前、后河道水面線成果見表6。

表6　四九水干流整治前后水面線計算結果　m

續表6　四九水干流整治前后水面線計算結果　m

從表6可以看出，四九水通過整治后，比整治前水面線有所降低，平均降低0.42m，最大降低0.72m，整治后使四九水行洪能力加大明顯。

[1]王利，曹秀菊，王玉坤 .勞動湖綜合治理工程水文分析[J].黑龍江水利科技，2002，30(01)：38-39.

[2]韋翠娥 .蓮塘河流域治理工程水文水利分析計算[J].吉林水利，2015(02)：41-44.

1007-7596(2016)05-0049-03

2016-03-15

孫磊(1981-)，男，河南蘭考人，工程師，從事水利水電工程規劃與設計工作；李虎成(1982-)，男，河南開封人，高級工程師，從事水力學及河流動力學方面研究工作。

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