增江流域派潭河上游段河道設(shè)計洪水研究

鄧瑞欣 范立柱

【摘要】本文的主要研究內(nèi)容是推求中小河流派潭河上游段河道設(shè)計洪水。派潭河上游沒有實(shí)測洪水資料，有4座具有調(diào)蓄作用的小型水庫，4座小型水庫的串聯(lián)、并聯(lián)造成設(shè)計洪水地區(qū)組成情況復(fù)雜，本文采用當(dāng)量集雨面積和當(dāng)量河長的計算方法，來考慮水庫調(diào)洪對河道設(shè)計洪水的影響。并且將該方法計算得到的設(shè)計洪水與一般方法計算的設(shè)計洪水做對比，分析洪水計算的合理性。

【關(guān)鍵詞】派潭河；設(shè)計洪水；中小河流

1、基本概況

我國中小河流數(shù)量多、分布廣，然而在中小河流治理中存在防洪基礎(chǔ)設(shè)施薄弱、河道淤積萎縮嚴(yán)重等問題。全國約有2/3的中小河流達(dá)不到規(guī)定的防洪標(biāo)準(zhǔn)，70%的中小河流經(jīng)常發(fā)生洪澇災(zāi)害以及山洪、泥石流等山地地質(zhì)災(zāi)害，傷亡人數(shù)占全國水災(zāi)傷亡總?cè)藬?shù)的2/3以上。

增江流域派潭河是派潭鎮(zhèn)境內(nèi)的主要河流，屬增江一級支流。派潭河上游為典型的中小河流，河道兩岸處于無堤防狀態(tài)，洪澇災(zāi)害頻繁。派潭河上游（何大塘攔河壩以上）范圍內(nèi)共有5座水庫，分別為大封門水庫、七星墩水庫、白水寨水庫、石馬龍水庫和大汾河水庫，其中七星墩水庫和白水寨水庫并聯(lián)后匯入石馬龍水庫，石馬龍水庫、大封門水庫和大汾河水庫并聯(lián)后匯入派潭河。設(shè)計洪水地區(qū)組成十分復(fù)雜。

2、計算過程和方法

派潭河何大塘攔河壩以上總集雨面積為82.13km2，其中包括大封門水庫集雨面積25.8 km2，石馬龍水庫集雨面積10.82 km2（包括七星墩水庫和白水寨水庫集雨面積），大汾河水庫集雨面積較小，僅有0.94km2，對洪水調(diào)蓄影響較小，本次計算不考慮大汾河水庫調(diào)洪的影響，僅考慮大封門水庫、七星墩水庫、白水寨水庫和石馬龍水庫的調(diào)洪影響。

本次計算過程和方法如下：

（1）計算需要調(diào)洪的水庫的天然入庫洪水。先分別對七星墩水庫、白水寨水庫和大封門水庫進(jìn)行調(diào)洪。由于七星墩水庫和白水寨水庫匯入石馬龍水庫，因此石馬龍水庫的入庫洪水應(yīng)該由七星墩水庫下泄洪水、白水寨水庫下泄洪水和石馬龍水庫區(qū)間洪水組成。

（2）當(dāng)量面積法推求設(shè)計洪水。由于本河段沒有實(shí)測洪水，難以分析洪水演進(jìn)參數(shù)，各水庫壩下的洪水演進(jìn)到各控制斷面很難做出定量的分析，現(xiàn)采用當(dāng)量集雨面積法，即把一個水庫的某頻率洪水的下泄量模擬成相當(dāng)該下泄量的匯水面積來量，應(yīng)用了流域面積n次方比的概念，再根據(jù)折減后的流域面積求出折減后的相應(yīng)的河長，然后利用折減后的流域面積、河長和原坡降計算設(shè)計洪水，此設(shè)計洪水即為各控制斷面考慮水庫調(diào)節(jié)后的設(shè)計洪水結(jié)果。此方法多用于廣東地區(qū)，目前采用的主要項目有東江流域西福河地區(qū)的水面線推算和蘿崗區(qū)流溪河流域鳳凰河水面線的推算。

1）當(dāng)量集雨面積

（2-1）

式中：——分別為水庫調(diào)洪前和調(diào)洪后的設(shè)計洪水；

——分別為水庫原集水面積和折減后的集水面積；

n值在廣東省10km2以下特小流域為0.84，小流域10～100km2為0.6～0.8，廣東省水文局分析流溪河、新街河干流（中等流域）為0.5，本次計算為小流域，采用0.7。

2）當(dāng)量河長

求得各水庫當(dāng)量集雨面積后，進(jìn)而求得各控制斷面處各頻率的當(dāng)量集雨面積，根據(jù)各控制斷面處當(dāng)量集雨面積可根據(jù)以下公式求得當(dāng)量河長：

（2-2）

式中：——各控制斷面處原集雨面積（km2）；

——各控制斷面處原河長（km）；

——各控制斷面處當(dāng)量集雨面積（km2）；

——各控制斷面處當(dāng)量河長（km）；

（3）根據(jù)求出的各控制斷面的當(dāng)量集雨面積和當(dāng)量河長求出各控制斷面的設(shè)計洪水。

（4）對計算的設(shè)計洪水進(jìn)行合理性分析。

3、設(shè)計洪水

3.1暴雨參數(shù)

設(shè)計點(diǎn)暴雨量按2003年省水文局頒布的《廣東省暴雨參數(shù)等值線圖》成果提供的歷時為1、6、24、72h的暴雨參數(shù)等值線圖，查出集水區(qū)域中心處各歷時點(diǎn)雨量的均值和值，按公式（值用=3.5的皮爾遜III型曲線），算得流域的P=5%和P=10%頻率各歷時點(diǎn)暴雨量，得出各歷時設(shè)計面暴雨量。

3.2流域參數(shù)

流域內(nèi)各水庫流域參數(shù)、派潭河上游流域參數(shù)成果見表2和表3。

3.3考慮水庫調(diào)洪后流域參數(shù)

根據(jù)公式2-1和2-2求得的各水庫的當(dāng)量集雨面積見表7，其中考慮水庫調(diào)洪影響后的派潭河上游流域參數(shù)見表8。

3.4考慮水庫調(diào)蓄的設(shè)計洪水成果

根據(jù)考慮水庫調(diào)洪后斷面的當(dāng)量集雨面積和當(dāng)量河長，采用綜合單位線和推理公式法分別計算設(shè)計洪水，最終選用綜合單位線的成果，考慮水庫調(diào)洪后斷面的設(shè)計洪水成果見表9。

3.5設(shè)計洪水合理性分析

在《增城市派潭鎮(zhèn)派潭河上游小流域綜合治理規(guī)劃報告》（已批復(fù)）中已有派潭河在何大塘攔河壩上各頻率的洪水成果，與本次計算成果進(jìn)行分析對比，兩者各頻率的洪水成果差值均在0.27%以內(nèi)，說明本次設(shè)計洪水值基本合理，可以采用。分析結(jié)果見下表10。

4、結(jié)語

本文較好地解決了多水庫影響下的中小河流設(shè)計洪水的計算問題，避免了復(fù)雜的洪水演進(jìn)，簡化了計算步驟。論文成果為派潭河中小河流的治理提供了依據(jù)，當(dāng)量集雨面積和當(dāng)量河長的計算方法也可以為其它有多座水庫影響的河道設(shè)計洪水的計算提供參考，但由于時間和水平所限，對其中有些問題的研究還不夠透徹。本文應(yīng)用了流域面積n次方比的概念，但對參數(shù)n值的選取，地方經(jīng)驗性較強(qiáng)，缺乏充分的理論依據(jù)和系統(tǒng)的步驟方法，今后可從n值可能代表的物理含義角度出發(fā)，深入開展n值選取的理論研究。

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