丹鳳縣資峪溝防洪工程洪水分析

曹 菀，李 鵬

（1.陜西省商洛市水電勘測設計院，陜西 商洛 726300；2.陜西省商洛市水利水電工程公司，陜西 商洛 726300）

1 概況

丹江一級支流資峪溝，發源于商洛市丹鳳縣資峪鎮何家店村分水嶺，由西北向東南流經資峪鎮的何家店、寬坪、麻地坪等村，匯入丹江。干流長28 km，流域面積147 km2，平均比降23.6‰。該流域上無調節水庫。為了提高當地防洪能力，本次規劃的丹鳳縣資峪溝防洪治理工程涉及資峪鎮的何家店、寬坪村、店子村3個村，洪水影響區內共2105人，耕地1270畝，鄉級機關及企事業單位9所，治理河道總長3550 m。為了確保堤防科學設計，需對工程處洪水進行分析計算。

2 流域暴雨洪水特性

本次設防范圍為資峪鎮何家店村～店子村段的3個村，位于資峪溝干支流左右岸。該段河道上窄下寬、河谷呈“U”型，洪水陡漲陡落，其暴雨洪水特性主要表現在以下幾個方面:

2.1 季節性非常強

資峪溝流域屬東南季風暖溫帶過度性氣候區，多年平均降水量692.8 mm，降雨季節分布不均勻，主要集中在7、8、9三個月，約占全年降水量的50%，一般多在6月中旬至9月中旬發生重特大暴雨災害。

2.2 突發性比較強

資峪溝河流蜿蜒曲折，溝壑縱橫，谷嶺相間，由于地形特殊，山高坡陡，溪河狹窄，高強度降雨短時形成超標準洪水，易造成局部人力難以抗拒的自然災害。

2.3 以局部性為主，發生頻率較高

資峪溝流域地處南北交界處，局部小氣候顯著，垂直變化和區域差異較大，局部地區暴雨山洪、泥石流、滑坡體等自然災害頻發，尤其在局部多發生超量級的暴雨洪水災害。山區的洪澇災害一般產生于大暴雨，時降雨超過30 mm或日降雨超過100 mm，就極可能引起洪澇災害。據資料統計，丹鳳縣資峪鎮進入20世紀90年代以后，洪澇災害更加頻繁，平均每年發生4~5次大的暴雨災害。

2.4 災害造成的損失慘重，恢復難度極大

由于特定的自然地理環境，每遇暴雨，不僅山洪暴發，河水泛濫成災，而且伴有山體滑坡等地質災害，造成房屋倒塌、人員傷亡，水利、交通、通信、電力等基礎設施極度毀壞，農田淹沒，糧食無收，多種自然災害形式交織在一起，損失巨大。因災死亡近百人，造成了嚴重的經濟損失，因山區財政困難，災后政府只能拿出少量錢來安排災民的吃、穿、住問題，水毀修復難度極大。

3 防洪工程設計洪水分析

資峪溝流域內無水文站，屬無實測水文資料地區。因此，本次設計擬采用《商洛地區實用水文手冊》提供的推理公式法、匯水面積相關法、綜合參數法及魚嶺水庫計算成果比擬法分別進行設計洪水計算。

3.1 推理公式法推求設計洪水

資峪溝流域控制面積147 km2，根據《商洛地區實用水文手冊》，設計暴雨歷時取12 h。查《商洛地區實用水文手冊》提供的年最大1 h、3 h、6 h、12 h、點雨量均值等值線圖和變差系數Cv等值線圖，得不同歷時流域中心的暴雨量均值H和變差系數Cv，采用Cs=3.5Cv查P－Ⅲ型頻率曲線模比系數KP值表，利用公式Hp=KpH計算不同頻率不同歷時的面暴雨量Htp，并利“手冊”提供的點面折算系數公式計算的不同重現期的設計面暴雨量HtB，計算結果見表1。

表1 不同頻率不同歷時面暴雨量計算表 單位：mm

資峪溝流域處于長江流域丹江中游區，適合蓄滿產流，由《商洛地區實用水文手冊》查得，Im＝80 mm，前期影響雨量為53.33 mm，則在暴雨過程上一次扣除初損雨量I0=Im-Pa=26.67 mm，求得不同頻率暴雨的產流過程。根據《商洛地區實用水文手冊》，潛流量占產流總量∑R的20%，各時段采用平均扣損，從產流過程中減去潛流過程即得地面凈雨過程。然后采用暴雨資料推求法進行匯流計算。經量算沿主河槽從出口斷面至分水嶺的最長距離28.0km，沿流程L的平均比降23.6‰。采用圖解法推求不同頻率的洪峰流量，將t～Qm和Qm～τ關系曲線繪制在同一張坐標紙上，如圖1、2、3，兩條曲線交點的縱坐標即為洪峰流量，橫坐標為匯流歷時。潛流按等腰三角形計算，潛流過程的起點與地面徑流過程的起點對應，峰值位于地面徑流過程的終點，Q潛以后的潛流量，按對稱分布計入，基流按等流量加入。經計算，推理公式法推求資峪溝各頻率下洪峰流量的結果見表2。

圖1 何家店村段Qm～τ和t～Qm關系曲線圖

圖2 寬坪村段Qm～τ和t～Qm關系曲線圖

圖3 店子村段Qm～τ和t～Qm關系曲線圖

3.2 匯水面積相關法

根據商洛地區水文、氣象和地形、地貌、土壤、植被等自然地理特點，并照顧流域，將全地區分為六個匯水分區：即洛河、丹江上游、丹江中游、丹江下游、金錢河、旬河、乾佑河，而本區域處于丹江中游游區，n＝0.612。根據《商洛地區實用水文手冊》提供的洪峰流量經驗公式，采用匯水面積相關法計算得設計洪峰流量見表2。

3.3 綜合參數法

“手冊”提供的丹江分區綜合經驗指數為n=0.61、α=0.0255、β=0.593，查“手冊”提供的“年最大6小時點雨量均值等值線圖”得流域中心均值P6h=44 mm，查“手冊”提供的“年最大6小時點雨量變差系數Cv等值線圖”得流域中心Cv＝0.54，采用Cs＝3.5Cv，利用綜合參數法公式求得不同重現期的資峪溝洪峰流量計算結果見表2。

3.4 魚嶺水庫設計洪水計算成果

根據《陜西省魚嶺水庫除險加固工程初步設計報告》水文章節內容可知，魚嶺水庫20年一遇設計洪峰流量為646 m3/s，10年一遇設計洪峰流量為460 m3/s。將魚嶺水庫設計洪水計算成果，依據水文比擬法：Q設=(F設/F參)^（2/3）×Q參，比擬至工程區，確定各區段設計洪水見表2。

3.5 洪峰流量合理性分析

4種方法推求出的資峪溝的不同頻率洪峰流量成果匯總于表2。

表2 不同方法設計洪峰流量匯總表

從表2可以看出，前三種公式均采用《商洛地區實用水文手冊》，計算成果相差較小。資峪溝為山區性河流，其暴雨是產生洪水的主要原因。推理公式法是使用《暴雨洪水圖集》中總結地區實測暴雨洪水資料分析出來的暴雨—洪水關系進行計算，較多的采用了流域的特征值和經驗參數，既代表了區域洪水的共性，又突出了計算流域洪水的特性，成果精確度相對較高。魚嶺水庫計算成果采用瞬時單位線法，再用此方法比擬至工程區，精度較差。再者，老君河流域面積262.0 km2與資峪溝流域面積147 km2相差較大，且兩流域條件相差較大。故只作為比較值，不采用此結果。本次山洪溝治理，主要是防御暴漲暴落的洪水，綜合考慮，設計洪水采用推理公式法計算結果。

為了復核《商洛地區實用水文手冊》推理公式法的可靠性，又采用《陜西省中小河流域設計暴雨洪水圖集》重新計算。《陜西省中小河流域設計暴雨洪水圖集》與《商洛地區實用水文手冊》在推理公式上只有雨型，匯流參數（商洛m=1.02；省m=1.06），潛流計算公式上略有不同（商洛，通過《陜西省中小河流域設計暴雨洪水圖集》上參數得出的資峪溝各頻率下洪峰流量推求成果見表3。

表3 《陜西省洪水圖集》推理公式法推求資峪溝各頻率下洪峰流量成果表

經復核《商洛地區實用水文手冊》與《陜西省中小河流域設計暴雨洪水圖集》推理公式法計算成果相差較小，故《商洛地區實用水文手冊》計算成果較合理。根據堤防工程區不同情況，何家店村段、店子村段設防標準為10年一遇，其洪峰流量分別為93 m3/s、282 m3/s，寬坪村段設防標準為20年一遇，洪峰流量為206m3/s。

4 結語

資峪溝兩岸為大片村鎮、農田，沒有標準有效的防洪堤防，資峪溝為丹江一級支流，該流域上無水庫。丹鳳縣資峪溝防洪治理工程共分為3段，自上而下為何家店村段、寬坪村段、店子村段，下游終點控制的流域面積分別為：27 km2、55 km2、147 km2，治理河段總長3550 m。為了確保堤防工程科學建設，采用4種方法，對不同堤防段的設防洪水進行了計算分析，并進行了驗證，最終確定推理公式法求的結果最為準確。該工程完成后，堤防防洪標準將由現在的不足5年、10年一遇提高到10年、20年一遇，可有效地保證當地安全。