濂水河漢山鎮段防洪工程設計洪水分析

【摘要】工程區上游有紅寺壩中型水庫 1座，水庫的調洪作用改變了下游河道天然洪水的洪峰流量，因此工程區設計洪水不宜采用水文比擬法直接計算，針對該問題提出采用錯峰疊加法計算工程區設計洪峰流量，并經綜合分析確定設計洪水合理取值，為防洪工程建設提供指導。

【關鍵詞】濂水河；紅寺壩水庫；設計洪水；錯峰疊加

1、概述

濂水河屬漢江右岸的一級支流，河道全長70km，流域面積683km2，河道平均比降14.6‰。濂水河漢山鎮段防洪工程位于河道平川段右岸，工程區控制流域面積550km2，河道平均比降1.4‰。工程區上游37.2km處有紅寺壩中型水庫1座，壩址以上控制流域面積121.3km2，主河道長24.6km。紅寺壩至工程區區間流域面積428.7km2。

鑒于該防洪工程保護區域和對象的重要性，依據規范確定其防洪標準為30年一遇，相應的堤防工程級別為3級。

2、水文資料

2.1水文測站及實測洪水資料

冷水河三華石水文站控制流域面積578km2，其與濂水河均位于米倉山以北，同為漢江右岸支流相鄰流域，自然條件、下墊面條件相似，選用冷水河三華石水文站為參證站進行洪水計算較為合適。本次共收集有1948～2010年、2012年共64年的連續洪水資料。

2.2 歷史洪水及重現期

根據《陜西省洪水調查資料》、《漢中地區實用水文手冊》等有關資料，冷水河下游三華石段歷史上曾于1917年、1949年發生過2場特大洪水。實測最大洪水為2012年7月洪水，次大洪水為1957年“7·16”洪水。1917年洪水洪峰流量為2230m3/s，為歷史洪水中的最大值，距今（2012年）已有96年，其重現期確定為96年。

3、三華石水文站洪峰流量

根據三華石站1948～2010年、2012年共64年實測年最大洪峰流量系列和計算的經驗頻率點距，用計算的均值、變差系數作初始值，變換變差系數與偏差系數的倍比，采用皮Ⅲ曲線進行適線，適線時著重考慮了中、上部的洪水點據。查圖知：三華石水文站30年一遇洪峰流量為1665m3/s。

4、河道天然流量計算

天然流量均以三華石站為參證站，采用水文比擬法進行計算。計算公式如下：

經計算，紅寺壩水庫壩址、區間及工程區天然洪峰流量分別為588m3/s、1364m3/s、1611m3/s。

5、工程區設計洪峰流量

上游紅寺壩水庫為中型水庫，水庫的調洪作用改變了下游工程區天然洪水的洪峰流量，因此濂水河漢山鎮段防洪工程設計洪水按兩種組成考慮：①紅寺壩水庫與區間洪水同頻率（p=3.3%）；②區間與工程區洪水同頻率（P=3.3%），紅寺壩發生相應洪水。

5.1 紅寺壩水庫調洪驗算

推求紅寺壩水庫下泄洪水過程線，首先應對紅寺壩水庫進行調洪驗算，調洪驗算基本資料有：⑴水位～庫容關系曲線，1998年實測；⑵原設計正常溢洪道水位～泄流曲線及非常溢洪道水位～泄流曲線；⑶紅寺壩、工程區及區間洪水過程線均由1981年實測洪水線按峰值同倍比放大求得；⑷相應洪水過程線，采用工程區與區間洪水過程線按時段相減的結果，即①-②。見圖1

依據水量平衡原理，采用列表試算對紅寺壩水庫進行調節計算，泄流曲線見圖2。

5.2 錯峰疊加法計算工程區設計洪峰流量

假設濂水河普降暴雨，紅寺壩水庫下泄流量與區間同時形成洪峰，采用錯峰疊加法進行計算，即區間最大洪峰流量疊加紅寺壩水庫下泄過程中考慮洪水傳播歷時對應的下泄流量。

紅寺壩水庫下泄流量傳至工程區所需時間，根據水庫最大下泄流量、壩腳處河道斷面、河段比降、擬定的河道糙率，采用曼寧公式Q=AC （Ri）1/2，計算出壩腳處的流速，將該流速近似作為區間流速，計算得紅寺壩水庫30年一遇洪水和相應洪水下泄至工程區的時間分別為3.65h和5.33h。

假設紅寺壩水庫下泄流量與區間同時形成洪峰，

將紅寺壩水庫下泄流量曲線④和⑤，分別向右平移3.65h和5.33h，得曲線⑥和⑦（見圖2），將曲線⑥和⑦與區間洪水過程線進行錯峰疊加，即得工程區設計洪水過程線（見圖3）。由圖知：兩種洪水組成錯峰疊加后工程區30年一遇洪峰流量分別為1534 m3/s（工況①）和1404m3/s（工況②）。

6、成果合理性分析及選用

工況①是考慮洪水同頻率遭遇，存在紅寺壩以上和區間兩個暴雨中心，且同時發生強度較大的暴雨，故計算結果偏大；工況②是根據濂水河洪水歷時較短，一次較大洪水過程的歷時為1～2天，暴雨多集中在24小時以內，洪水多由一場暴雨形成，僅存在一個暴雨中心，考慮到區間流域面積較大，因此以區間洪水為主，紅寺壩發生相應洪水的洪水組成更符合實際情況，計算結果更合理，為本文的推薦成果。

7、結論

工程區錯峰疊加后設計流量為1404m3/s，明顯小于天然設計流量1611m3/s，由于工程區實際洪水受紅寺壩水庫運行調度影響較大，河段洪水的合理分析，對于沿岸防洪工程建設、臨近河道的縣城防洪及安全生產建設具有一定的指導意義。

參考文獻：

[1]SL 44—2006，水利水電工程設計洪水計算規范.

[2] 索麗生，劉寧. 水工設計手冊第2卷，中國水利水電出版社，2014.6.

[3]陜西省漢中地區水電局，漢中地區實用水文手冊，1988 .

作者簡介：雷利娜（1978 - 7），女，漢族，陜西漢中人，工程師，從事水利水電工程設計工作。