州河洪水組成分析研究

蔡炳云

【摘要】本文以達州（達縣）斷面以上的州河流域為研究對象，通過對流域洪水遭遇情況進行統計，分析了流域的洪水地區組成，采用設計洪水地區組成法（典型年法）推求本流域各規劃水庫、區間及防洪控制斷面分區設計洪水過程線。該成果可為州河流域規劃的4座防洪水庫的庫容選擇提供數據支持。

【關鍵詞】州河流域；設計洪水地區組成

1、研究背景

州河流域目前僅江口水庫設計有防洪功能，主要以堤防為主，現狀行洪能力僅為2～30年一遇，局部河段不足2年一遇。流域內防洪治理缺乏系統規劃，防洪標準不足，防洪減災任務迫在眉睫。

本文在分析研究州河達州（達縣）以上各規劃防洪水庫及區間暴雨洪水地區組成特性的基礎上，結合防洪要求和工程特點，采用地區組成法（典型年法）推求各分區設計洪水過程。計算成果可為4座防洪水庫的庫容選擇提供數據支持。

2、州河流域概況

州河控制流域面積11102km2，占渠江流域總面積29%，全河長309.5km。宣漢以上河道長198km，平均比降2.8‰，以下長111.5km，河道平均比降0.5‰。上游主要支流有前、中、后河，下游有明月江、銅缽河和東柳河，其中大于1000km2的有前、中、后河和明月江。

3、設計洪水地區組成

3.1 達州（達縣）防洪控制斷面洪水組成分析

3.1.1 洪水傳播時間分析

土黃水文站站址距東林水文站108.9km，當出現流量1000m3/s（約2年一遇）以上大洪水時，站址處斷面平均流速為3.2～4.3m/s，洪峰傳播到東林水文站處用時7.5～10h，傳播速度3～4m/s。

黃金口水文站距東林水文站57.7km。當出現流量2000m3/s（約2年一遇）以上大洪水時，站址處斷面平均流速為2.5～4.0m/s，洪峰傳播到東林水文站處用時4.5～8h，傳播速度2～3.5m/s。

毛壩水文站距東林水文站60.8km。當出現流量2000m3/s（約2年一遇）以上大洪水時，站址處斷面平均流速為2.5～4m/s，洪峰傳播到東林水文站處用時4.5～8h，傳播速度2～3.5m/s。

3.1.2 洪水遭遇分析

3.1.2.1 前、中、后河洪水遭遇分析

以前河控制站土黃水文站、 中河控制站黃金口水文站、后河控制站毛壩水文站及前、中、后河匯流后的州河東林水文站實測水文資料分析前、中、后河洪水遭遇情況如下：

前、中、后河洪水遭遇情況統計，51年中東林站發生年最大洪水時，前、中、后河相應土黃、黃金口、毛壩三站年最大洪峰遭遇的有17年，占33.3%；前、中河遭遇的有7年，占13.7%，中、后河遭遇的有9年，占17.6%，前、后河遭遇的有3年，占5.9%。東林站洪水組成屬全流域型的有22年，占43.1%，主要由中后河組成的有19年，占37.3%。州河東林站大洪水主要由全流域降雨形成的洪水或中、后河洪水形成。

若前、中、后河洪水在高洪段遭遇，會出現州河洪水重現期大于前、中、后河情況，主要出現在大洪水或特大洪水年份。

3.1.2.2 明月江與州河洪水遭遇分析

明月江站52年年最大洪峰與州河年最大洪水遭遇的僅有6年，占11.5%，且基本是在州河峰后高洪段遭遇。這與州河流域暴雨中心基本位于流域中上游，明月江洪水基本是由暴雨中心向下游移動或波及產生的特性相一致。明月江洪水與州河干流洪水同步性一般較差，但明月江大洪水與州河干流大洪水一旦遭遇（如2004年），對達州城區防洪威脅往往較大。

3.2 典型洪水選擇

在8場洪水中2004、2005、2010、1982年洪水都是達縣水位站斷面年最大流量系列中前幾位的特大洪水，重現期相當于30～50年一遇，最小的1989年洪水也相當于5年一遇的洪水。此外各場洪水上游來水情況各不相同，1991年洪水以上游來水為主，前、中、后河上游都是大洪水；2005年洪水以中、后河來水為主；2010年洪水是東林以上全流域洪水；2004年洪水暴雨中心從流域上游向下游移動，使得4水文站區間以及江口～達州區間洪水很大，且明月江洪水與州河洪水遭遇。

3.3 分區設計洪水過程線

州河達州（達縣）以上需計算防洪水庫、區間及防洪控制斷面的典型洪水過程，根據分區特點，上下游有水文站的斷面采用水文比擬法按面積比的n次方（面積比指數根據不同區域分析而得）考慮傳播時間后移用水文站典型洪水過程，無資料地區的斷面或區間根據實際降雨過程采用瞬時單位線推求典型洪水過程。

（1）以洪峰控制同倍比放大法

根據選擇的8場典型洪水的洪峰流量，近期與遠期分別以達州（達縣）斷面P=5%與P=2%設計洪峰與該斷面各場典型洪水洪峰流量的比值為控制，放大各分區各場典型洪水過程線，從而得到各分區設計洪水過程線。

（2）以最大24小時洪量控制同倍比放大法

以各分區8場典型洪水線為典型，近期與遠期分別以達州（達縣）斷面P=5%與P=2%最大24小時設計洪量與該斷面各場典型洪水最大24小時典型洪量的比值為控制，放大各分區各場典型洪水過程線，從而得到各分區設計洪水過程線。

（3）以三日洪量控制同倍比放大法

以各分區8場典型洪水線為典型，近期與遠期分別以達州（達縣）斷面P=5%與P=2%最大三日設計洪量與該斷面各場典型洪水最大三日典型洪量的比值為控制，放大各分區各場典型洪水過程線，從而得到各分區設計洪水過程線。

4、結語

州河流域內目前規劃有4座防洪水庫，對于水庫群的庫容分配目前國內外進行的研究較少，其研究的重點和難點在于設計洪水的地區組成。本文以最下游達州（達縣）斷面為例進行研究，通過對流域暴雨分布規律、洪水傳播時間、洪水遭遇情況等暴雨洪水特性進行統計，分析了流域的洪水地區組成情況，采用設計洪水地區組成法（典型年法）推求本流域各規劃水庫、區間及防洪控制斷面分區設計洪水過程線。