簡析安徽省包澮河設(shè)計洪水

【摘要】包澮河起源于河南商丘，流經(jīng)安徽多個地區(qū)，河道中上游地區(qū)河道狹窄，比降陡，而下游地區(qū)河道較寬，比降低，該河道因中上游水勢兇猛，下游退水慢，易形成持續(xù)高水位，從而引發(fā)洪澇災(zāi)害。本文通過對包澮河流域進(jìn)行簡單的概括，分析其水文概況，以直接法和間接法進(jìn)行洪水設(shè)計計算，為包澮河河道治理提供簡單的數(shù)據(jù)支持。

【關(guān)鍵詞】包澮河；水文；洪水計算；安徽

引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，洪澇引起的經(jīng)濟(jì)損失越來越嚴(yán)重，環(huán)境問題也越來越突出。現(xiàn)狀包澮河河道排水標(biāo)準(zhǔn)低，僅為3年一遇的82%，使得河道的防洪排澇能力極低，一遇到較大洪水，將危及河道附近的居民的生命和財產(chǎn)安全。為了減少洪水對人們造成的傷害和損失，合理的河道治理顯得尤為重要。

1、流域概況

包澮河流域由兩條河流組成，分別是包河和澮河。包河的源頭在河南省商丘市的張祠堂，然后流經(jīng)河南商丘、虞城，途徑安徽省亳州市譙城區(qū)，隨后經(jīng)過河南省永城市，再經(jīng)過喇叭口后進(jìn)入安徽省渦陽縣境，最后在濉溪縣臨渙匯入澮河，在安徽省區(qū)域長約45km千米，流域面積390km2，其中喇叭口以下河道長31.7km，地面高程31.5～28m，平均地面比降1/9000，汛期常受下游澮河水位頂托。澮河的源頭在河南省夏邑縣的蔡油坊，向東南方向流動，途中流經(jīng)夏邑、永城新橋，從張瓦房進(jìn)入安徽省濉溪縣境內(nèi)，與包河在濉溪縣臨渙匯集后，再流經(jīng)埇橋區(qū)祁縣、固鎮(zhèn)縣城，最后從固鎮(zhèn)縣九灣匯入懷洪新河香澗湖，澮河在安徽省境內(nèi)的長度大概為157km，河流流域面積約為2930km2，河流形狀狹長，地面高程30～14.5m，地面平均比降約1/10000。包澮河在河道的中上游地區(qū)河道狹窄，比降陡，而下游地區(qū)河道較寬，比降低。

2、氣象水文概況

包澮河流域一帶的氣候特征是氣候比較溫和、四季分明、雨量適中，但年度內(nèi)氣候變化較大，日照時間較多、晝夜溫差較大、無霜期較長，季風(fēng)氣候較為明顯。主要表現(xiàn)為夏季炎熱多雨、冬季嚴(yán)寒干燥、秋季干旱少雨、冷暖和旱澇之間的轉(zhuǎn)換常常比較突出。

該區(qū)域年平均氣溫在15℃左右，由南向北氣溫逐漸降低，年度內(nèi)變化較小。一年內(nèi)最高月平均氣溫大概在27.8℃左右，往往出現(xiàn)在7月份，出現(xiàn)極端天氣的時候最高氣溫將超過40℃；然而，最低月平均氣溫較低，大概在0.7～-1.3℃之間，通常是在1月份出現(xiàn)，出現(xiàn)極端天氣的時候最低氣溫是-23.3℃。無霜期一般會持續(xù)210天左右，初霜期一般出現(xiàn)在10月下旬到11月上旬，終霜期一般出現(xiàn)在4月上旬。由于季風(fēng)的影響，該地區(qū)風(fēng)向不定，變化較大。冬季偏北風(fēng)較多，夏季偏南風(fēng)較為明顯，春秋季一般是東風(fēng)或東北風(fēng)。這個地區(qū)的年平均風(fēng)速在2.3～3.6m/s，平均風(fēng)力級別3級左右，風(fēng)力最大能達(dá)到8級以上。

在不分洪的情況下，包澮河流域的洪水都是因為暴雨的原因而產(chǎn)生，產(chǎn)生暴雨的天氣在6、7月份，主要是切變和低渦，降雨一般可以持續(xù)一到兩個月，降雨范圍較廣，有時甚至能夠覆蓋整個流域。8、9月份經(jīng)常會受臺風(fēng)的影響而出現(xiàn)臺風(fēng)或者暴雨，其特點(diǎn)是降雨范圍比較小、時間短，但雨的強(qiáng)度大。

3、包澮河設(shè)計洪水計算

包澮河河流形狀狹長，但是河流寬度上寬下窄，地面坡降自上而下逐漸變緩，上游大概1/8000，到固鎮(zhèn)則為1/36000。包澮河流域設(shè)置了臨渙和固鎮(zhèn)兩個水文站，包澮河流水可以采用直接法和間接法兩種辦法來設(shè)計洪水。

3.1 直接法計算。臨渙、固鎮(zhèn)站設(shè)計流量采用實(shí)測流量資料進(jìn)行分析計算，采用1954～2007年洪水系列，在洪水實(shí)測數(shù)據(jù)資料計算過程中，其中中小水年份直接選用臨渙集和固鎮(zhèn)站歷年實(shí)測最大洪峰流量，其中5個大水年（1954、1963、1965、1998、2003年）由于洪水漫溢、面上排水標(biāo)準(zhǔn)低、流域蓄水的影響，在進(jìn)行計算時，實(shí)測數(shù)據(jù)不太準(zhǔn)確，所以采用降雨量通過產(chǎn)匯流計算，即首先計算臨渙集和固鎮(zhèn)以上面雨量，用降雨徑流關(guān)系進(jìn)行產(chǎn)匯流計算設(shè)計流量。臨渙集和固鎮(zhèn)以上面雨量的計算方式，采用平均法逐日計算對水文年鑒刊載雨量站的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算。在選擇降雨徑流關(guān)系時，臨渙以上選用《安徽省淮北地區(qū)除澇水文計算辦法》中的淮北平原次降雨徑流關(guān)系曲線圖中的3號線，臨渙～固鎮(zhèn)區(qū)間選用1號線。

3.2 間接法分析。由于直接法計算的設(shè)計洪水不能反映治理后的河道排水情況，因此利用設(shè)計暴雨推求設(shè)計洪水的間接辦法被廣泛的采用，是目前淮北骨干河道、邊界工程除澇水文計算的有效方法之一，間接法計算公式和相關(guān)參數(shù)如下：Q=KRF0.75 （1）

式中，Q—日平均設(shè)計流量（m3/s）；K—綜合系數(shù)，淮北地區(qū)統(tǒng)一采用0.026；R—3d設(shè)計暴雨產(chǎn)生的徑流深。由設(shè)計頻率年流域內(nèi)平均3d面暴雨量（P）及前期影響雨量（Pa），查淮北地區(qū)次降雨徑流關(guān)系曲線求得；F—流域面積（km2）。

由公式（1）計算的流量作修峰處理，然而實(shí)際情況下，除了3～5年一遇的洪水不修峰，其余的洪水修峰系數(shù)隨著時間增加而減小，10年一遇為0.9，20年一遇為0.85，50年一遇則為0.80。根據(jù)各節(jié)點(diǎn)流域面積查“淮北平原地區(qū)設(shè)計暴雨量表”及“淮北平原次降雨徑流關(guān)系曲線”求得各節(jié)點(diǎn)不同頻率3d暴雨的徑流深，再按上述公式得出各河段不同頻率的設(shè)計流量。臨渙集以上流域為b區(qū)，流域面積2560km2，臨煥以下為a區(qū)，流域面積為2290km2，因此本工程河道各節(jié)點(diǎn)設(shè)計流量均按a區(qū)、b區(qū)所占面積加權(quán)來計算。

4、計算成果分析

根據(jù)以上直接法和間接法設(shè)計洪水分析，臨渙集、固鎮(zhèn)站洪峰流量系列成果，直接法計算結(jié)果，另外兩種方法計算的洪水有一定差距，列表對比見表1所示。

表1計算分析成果說明：①直接法較間接法計算的流量小；②中小洪水年份兩者相差較多，大洪水年兩者相差相對較小；③臨渙以上的b區(qū)較臨渙以下的a區(qū)相差的多；④80年代以前相差較小，80年代以后相對較大。

5、結(jié)語

根據(jù)包澮河流域的實(shí)際情況分析，造成直接法流量變小的原因主要是：農(nóng)村聯(lián)產(chǎn)承包責(zé)任制形成分散耕作，面上農(nóng)田水利失修；由于淮北地區(qū)缺水，溝渠上到處無序攔截蓄水，導(dǎo)致溝渠排水不暢；包澮河河道排水標(biāo)準(zhǔn)低，干流河道排水不暢。隨著今后國家糧食安全戰(zhàn)略意識的提高，國家加大對農(nóng)田水利工程的投入，農(nóng)田、溝渠以及干流本事排水將會恢復(fù)通暢，因此，未來在遇到相同雨情情況下，河道流量將增加，因此，包澮河設(shè)計洪水應(yīng)采用間接法成果，有效避免治理后下墊面變化對設(shè)計流量的影響。