漢陰縣月河綜合治理工程洪水計算及成果合理性分析

翁茂峰

（中國電建集團西北勘測設計研究院有限公司，陜西 西安 710065）

0 引言

月河綜合治理工程從洞河入河口以上至平梁鎮上游2 km處，共計長度24 km，其中干流14 km，支流10 km。包括沐浴河段綜合治理、卞家溝段綜合治理、觀音河段綜合治理、月河干流中壩段綜合治理、月河干流草橋段綜合治理以及多條支溝綜合治理工程，共計干流10段，支流11條。主要包括防洪工程、污水治理工程、河道生態修復工程和景觀工程四部分。

通過制定防洪安全、水環境提升、生態修復、景觀塑造等系統性工程措施，構建“水清、岸綠、景美”的現代水系，使防護河段兩岸的漢陰縣城、平梁、澗池和兩岸農村達到設計的防洪標準，消除月河洪水威脅，為防護區內的工農業生產及人民生命財產安全提供保障，同時全面改善河流及兩岸生態環境，整體提升漢陰縣中心城區城市品位，為產業發展提供良好的環境基礎，實現漢陰縣“安康市城市副中心，山水休閑宜居城市”的總體城市定位。

1 流域概況

月河是漢江北岸一級支流，發源于漢陰縣鳳凰山，總流域面積2830 km2，主河道長95.2 km，平均比降2.79‰。自上而下匯入的較大支流有馬家河、沐浴河、梨園河、觀音河、余家河、洞河、田河溝、白魚河、恒河、洋溢河、花園溝和付家河等。

月河流域地處秦嶺以南、鳳凰山以北的低山丘陵地區，全年降水量多集中在4月～10月，而暴雨主要集中在7月～9月。7月份鳳凰山北部多出現雷暴雨，籠罩面積小，但強度大；而9月份多發生霖暴雨，歷時長，強度小，降雨面積大。

2 測站情況

月河干流中上游漢陰縣境內沒有水文站，其支流恒河上設有楊家營水文站，月河下游干流設有長槍鋪水文站。楊家營水文站設立于1957年5月，控制流域面積931 km2，有設站至今的水文觀測資料。該水文站基本斷面曾變遷過兩次:即1975年1月水尺下遷50 m改名楊家營（二）站；1999年7月因恒惠渠大壩加高，該站又下遷至恒口鎮改名恒口水文站，控制流域面積為973 km2。恒口站址上游1.07 km建有恒惠渠水壩，有東西干渠引水，有1961年至今的恒惠渠引水資料。長槍鋪水文站于1959年12月由陜西省水利廳設立，長槍鋪水文站施測斷面以上集水面積2814 km2。

長槍鋪水文站和恒口水文站為月河干、支流的國家基本水文測站，測驗規范，計算方法合理，成果可靠。工程區與兩水文站屬于同一流域和同一暴雨區暴雨特性、洪水成因、植被情況和下墊面條件類似。考慮到長槍鋪水文站雖為月河干流水文站，但控制流域面積太大，與工程設計斷面相差較大，故本次采用月河支流恒河恒口水文站作為本工程水文分析計算的參證站。

圖1 月河流域水文站網分布及工程位置示意圖

3 洪水計算

漢陰縣月河綜合治理工程治理長度24 km，為了合理確定工程各段的設計洪水位，分別計算月河不同河段及各支溝洪水成果。工程區無實測洪水資料，本次采用水文面積比擬法、洪峰面積相關法、綜合參數法等多種方法推算設計洪水，進行綜合分析確定。

3.1 水文面積比擬法

（1）資料的三性審查

本文收集了恒口水文站近59年洪峰流量資料，從資料的代表性、一致性、可靠性三方面進行了審查，最終確定本次收集的資料能夠較好代表當地洪水特性，資料數據合理可靠。

（2）歷史洪水調查分析

根據《陜西省洪水調查資料》記載，楊家營水文站和鐵二院分別于1957年和1970年在恒河楊家營附近河段進行了歷史洪水調查，調查到1889年和1938年共2場歷史洪水，1889年洪峰流量為2350 m3/s，成果可靠程度為供參考；1938年洪峰流量為1920 m3s，成果可靠程度為供參考。另外《陜西省洪水調查資料》中還刊印有1957年洪水，洪峰流量為1520 m3/s，屬實測資料，成果可靠程度為可靠。1889年洪水是至今最大的一場洪水，其次為1938洪水。將1889年洪水的重現期定為130年，1938年洪水的重現期應為65年[1]。

（3）參證站洪水計算

年最大洪峰流量的選樣采用年最大值法，將1957年～1975年、1975年～1999年原站址實測資料進行處理得到恒口水文站1957～2015年共59年連續實測洪水資料，再加入1889年、1938年調查洪水，按不連序系列進行頻率計算，用矩法估算統計參數初始值，采用P—Ⅲ型曲線適線，計算成果經與已批復的《安康市月河漢陰段綜合治理工程可行性研究報告》對比基本一致，最終采用已批復執行的成果。成果表見表1。

表1 恒口站不同頻率設計洪水成果表 單位：m3/s

工程區各控制斷面處不同頻率設計洪峰流量采用恒口水文站不同頻率設計洪峰流量計算成果按面積比擬法計算，計算公式為：

式中：Q設、Q參分別為工程區各控制斷面和參證站洪峰流量，m3/s；F設、F參分別為工程區各控制斷面和參證站集水面積，km2；計算成果見表2。

3.2 洪峰面積相關法

根據《安康地區實用水文手冊》（1983.10）總結的該區洪峰面積相關法計算各治理段設計洪峰流量。推薦的計算公式：

式中：Qp為設計頻率為P的洪峰流量，m3/s；F為設計流域面積，km2；Kp、n為設計頻率為P的經驗參數和指數。

查《安康地區實用水文手冊》（1983.10）表6-7匯水面積相關法分區參數、指數表，查得到30年、20年、10年一遇洪水計算的參數、指數Kp分別為16、13、9.9；指數n全部為0.707。由上述公式計算各斷面洪水計算成果見表2。

3.3 綜合參數法

計算公式：

式中：Qp為設計頻率為P的洪峰流量，m3/s；F為設計流域面積，km2；J為主河道平均比降，‰；H6p為設計頻率為P的6小時暴雨量，mm；K6P為設計頻率為P的6小時暴雨模比系數；η，a，β，r為分區綜合經驗性指數。

根據《安康地區實用水文手冊》（1983.10），查圖“年最大6小時點雨量均值等值線圖”得H6=53 mm；查圖“年最大6小時點雨量變差系數等值線圖”得CV=0.5；然后根據CS=3.5CV查“皮爾遜Ⅲ型曲線模比系數表”得不同設計頻率的模比系數Kp，代入公式H6p=Kp×h6得不同設計頻率的設計暴雨值，再查“綜合參數法經驗公式中分區指數成果表”得η=0.75，a=0.65，β=0.4；計算得各工程控制斷面重現期30年、20年、10年一遇洪水計算成果見表2。

3.4 計算成果

將以上三種方法計算成果匯總見表2。

表2 不同方法計算洪水成果匯總表 單位：m3/s

4 計算成果及合理性分析

從表2中可以看出，月河干流各斷面，三種計算方法中，洪峰面積相關法成果最大，綜合參數法與水文比擬法較小，各斷面成果中洪峰面積相關法成果比其它方法成果偏大6%左右，面積比擬法與綜合參數法成果基本比較接近；仙雞河以上河段及各支流河段由于流域面積較小，與楊家營水文站控制流域面積差距較大，不宜采用水文比擬法成果；綜合參數考慮了流域的征值和經驗參數，既代表了區域洪水的共性，又突出了計算流域洪水的特性，綜合考慮采用綜合參數法成果。

流域面積小于106.5 km2時，綜合參數法計算結果稍大，而流域面積大于106.5 km2時，水文比擬法計算成果較大。本著工程安全考慮，以106.5 km2作為兩種方法選取分界值，月河干流已經建設較多工程，且全部采用水文比擬法成果，干流為了保持上下游的一致性，月河干流流域面積大于106.5 km2采用水文比擬法成果。再根據《安康市月河漢陰段綜合整治工程可行性研究報告》中，采用面積比擬法控制面積范圍為101.3 km2～962 km2。本文同時也參考此分析成果。

5 結論

設計洪水分別采用三種不同方法進行計算，以流域面積106.5 km2為分界值，干流采用水文比擬法成果，最終得到洞河匯合口以上20年一遇洪峰流量為765 m3/s；支流及流域面積小于106.5 km2的月河干流采用綜合參數法成果，梨園河匯合口以上20年一遇洪峰流量為337 m3/s。本工程在計算結果選定時本著“多種方法、綜合分析、合理選定”的原則，用多種方法進行計算，按照流域洪水特性確定最終采用成果。