九寨溝縣羅依壩溝防洪治理的設(shè)計(jì)與研究

何 彪

（四川省阿壩藏族羌族自治州水務(wù)局,四川 阿壩 624000）

羅依壩溝為湯珠河左岸一級(jí)支流,發(fā)源于九寨溝縣西南方山嶺,向東流經(jīng)九寨溝鄉(xiāng)羅依鄉(xiāng)后向東匯入湯珠河。羅依壩溝全長(zhǎng)12.57 km,流域面積57.5 km2,平均比降為93.04‰。

2015 年6 月,雙河鎮(zhèn)大寨村連續(xù)下雨導(dǎo)致水面上漲,因溝道狹窄導(dǎo)致水位抬高,淹沒(méi)部分莊稼,導(dǎo)致農(nóng)業(yè)糧食大量減產(chǎn),嚴(yán)重?fù)p壞公路。2020 年8 月,九寨溝縣境內(nèi)普降大雨,局部地方暴雨,此次強(qiáng)降雨使全縣出現(xiàn)不同程度受災(zāi),其中雙河鎮(zhèn)羅依壩溝沿線受災(zāi)最為嚴(yán)重。為了完善防洪體系,提高岸坡抗洪能力,保障行洪通暢,實(shí)現(xiàn)防洪減災(zāi)、穩(wěn)定河勢(shì)、減少水土流失,促進(jìn)當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展[1-4]。根據(jù)羅依壩溝現(xiàn)狀及當(dāng)?shù)鼐用顸c(diǎn)、耕地等分布情況,對(duì)羅依壩溝進(jìn)行防洪整治。因此,對(duì)羅依壩溝進(jìn)行防洪治理是十分必要的。

1 河道治理現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題

治理段羅依壩溝屬典型山區(qū)河道,河流比降較大,汛期洪水湍急,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)踏勘,工程治理段僅臨河而建的部分房屋、道路以及橋墩處建有岸坡護(hù)防,局部河段擋墻破損嚴(yán)重,且砌筑高度較低；其余河段均為自然河岸,岸邊沖刷痕跡明顯,水土流失較嚴(yán)重,局部頂沖段基礎(chǔ)懸空,坡腳掏空后將導(dǎo)致上部邊坡垮塌,存在較大安全隱患；另外,有些地理位置海拔較低,當(dāng)遇到強(qiáng)降水時(shí),雨水會(huì)淹沒(méi)兩岸,對(duì)兩岸的居民造成安全問(wèn)題。

1.1 羅依壩段樁號(hào)K0+000~K0+730段（治理起點(diǎn)1#公路橋~2#公路橋）

左岸堤后主要為草地及耕地,局部河段沿河有少量灌木,地勢(shì)較高；其中K0+008~K0+240 河段左岸堤后為松散土質(zhì)邊坡,岸邊沖刷痕跡明顯,坡腳掏空后將導(dǎo)致上部邊坡垮塌,存在較大安全隱患,其余河段僅坡腳沖刷嚴(yán)重,水土流失嚴(yán)重。K0+008~K0+150 河段右岸堤后為耕地,汛期洪水沖刷坡腳,導(dǎo)致上部邊坡失穩(wěn),致使耕地沖毀嚴(yán)重,其余河段堤后靠近道路,坡腳有大量孤石護(hù)腳,邊坡總體較穩(wěn)定。

1.2 羅依壩段樁號(hào)K0+745~K1+429段（2#公路橋~4#公路橋）

K0+750~K0+795 段左岸為村民自發(fā)建設(shè)漿砌塊石擋墻,長(zhǎng)度約21 m,擋墻外觀質(zhì)量較好,總體較穩(wěn)定；K0+750~K0+980 段左岸堤后植被較好,坡腳沖刷較小,現(xiàn)狀土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性較好；K0+980~K1+150 段左岸堤后有木制結(jié)構(gòu)房屋,2020 年8 月較大洪水導(dǎo)致木制房屋基礎(chǔ)損壞,堤后有道路砼路肩墻,長(zhǎng)度約185 m,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)踏勘,除K1+100~K1+150 段道路砼路肩墻破損嚴(yán)重外,其余道路砼路肩墻結(jié)構(gòu)總體較穩(wěn)定；其余段均為土質(zhì)邊坡,堤后為耕地和房屋,局部河段沿河有少量灌木,岸邊沖刷較明顯,水土流失現(xiàn)象較嚴(yán)重。右岸堤后主要為耕地及灌木林地,均為土質(zhì)邊坡,僅局部坡腳沖刷嚴(yán)重,水土流失現(xiàn)象較嚴(yán)重。

2 設(shè)計(jì)洪水

該流域經(jīng)實(shí)地現(xiàn)場(chǎng)勘查,設(shè)計(jì)洪水計(jì)算采用推理公式法和水文比擬法。上游羅依湖集水面積較小,為安全考慮,不考慮其對(duì)設(shè)計(jì)洪水的影響。

2.1 水文比擬法

通過(guò)對(duì)工程河段鄰近各水文站資料的分析,以南坪水文站作為本設(shè)計(jì)洪水計(jì)算的依據(jù)站。

（1）南坪水文站資料插補(bǔ)延長(zhǎng)

鵠衣壩站具有1966 年~1990 年的洪水系列,由于鵠衣壩站與文縣站相距不遠(yuǎn),區(qū)間面積不大（鴣衣壩站占文縣站的95%）,故1991 年~2005 年最大流量由文縣站按面積比的2/3 次方搬至鵠衣壩站,加上實(shí)測(cè)系列組成鵠衣壩站1966 年~2005 年的洪水系列。

南坪站僅有1981 年~1990 年10 年年最大流量系列,采用同期南坪~鵠衣壩站年最大流量相關(guān)插補(bǔ)南坪站缺測(cè)的1966 年~1980 年、1991 年~2003 年的年最大流量并加上九寨溝站2004 年~2018 年資料共同組成南坪站1966 年~2018 年共53 年洪水系列。

上述南坪~鵠衣壩站年最大流量相關(guān)點(diǎn)據(jù)呈帶狀分布,相關(guān)趨勢(shì)明顯,插補(bǔ)的南坪洪水系列具有較高的精度,并在白水江梯級(jí)電站設(shè)計(jì)中多次使用,能夠滿足工程設(shè)計(jì)的需要。南坪站與鵠衣壩站年最大流量相關(guān)關(guān)系見(jiàn)圖1。

圖1 南坪站與鵠衣壩站年最大流量相關(guān)關(guān)系圖

（2）洪峰流量系列的一致性和代表性

一致性：鵠衣壩位于南坪站下游的鵠衣壩水文站具有1966 年5 月~1990 年的洪峰流量資料系列,遷站后的文縣站有1990 年至今的洪峰流量資料系列。遷站前后斷面控制集水面積相差不大（鵠衣壩站占文縣站集水面積的95%）,通過(guò)面積比的2/3次方將文縣站的洪峰流量資料系列移至鵠衣壩站是合理的。通過(guò)同期南坪~鵠衣壩站相應(yīng)年最大流量相關(guān)法插補(bǔ)南坪站缺測(cè)的1966 年~1980 年、1991 年~2003 年洪峰流量資料系列,該插補(bǔ)方法也符合水文計(jì)算的要求。

代表性：插補(bǔ)延長(zhǎng)后的南坪水文站的洪峰流量系列長(zhǎng)達(dá)53 年,系列中包括了大、中、小洪水,滿足設(shè)計(jì)洪水分析計(jì)算的要求。同時(shí)白水江上游流域地處山地,下墊面情況較為類似,暴雨分布較為均勻。因此認(rèn)為經(jīng)插補(bǔ)延長(zhǎng)后的洪峰流量系列具有一定的代表性。

（3）南坪（九寨溝）水文站最大洪峰流量頻次計(jì)算

經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)分析可知,經(jīng)插補(bǔ)延長(zhǎng)后南坪（九寨溝）站具有1966年~2018年最大流量系列,可以組成連序系列。依據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)可以計(jì)算出歷史洪水和實(shí)測(cè)洪水的經(jīng)驗(yàn)頻率,以P-Ⅲ型曲線模型來(lái)確定統(tǒng)計(jì)參數(shù)和各頻率設(shè)計(jì)值,南坪（九寨溝）水文站年最大流量頻率曲線見(jiàn)圖2,頻率計(jì)算表見(jiàn)表1。

圖2 南坪（九寨溝）水文站年最大洪峰流量頻率曲線圖

表1 南坪（九寨溝）水文站年最大流量頻率計(jì)算成果表

（4）水文比擬法計(jì)算工程河段設(shè)計(jì)洪水

工程河段設(shè)計(jì)洪水采用流域面積比的2/3次方將南坪水文站設(shè)計(jì)洪水移至工程位置。計(jì)算成果見(jiàn)表2。

2.2 推理公式法

（1）流域特征值

本工程流域特征值的來(lái)源,是依據(jù)航測(cè)圖片上進(jìn)行粗略測(cè)算。流域特征值成果表見(jiàn)表3。

（2）設(shè)計(jì)暴雨

根據(jù)《四川省暴雨統(tǒng)計(jì)參數(shù)圖集》（2010）中查出本工程控制斷面以上流域中心位置處1/6 h、1 h、6 h、24 h年最大暴雨均值及變差系數(shù)CV值見(jiàn)表4。

根據(jù)流域設(shè)計(jì)暴雨成果表,采用推理公式法設(shè)計(jì)洪水。基本公式：

式中： 為洪峰徑流系數(shù)；n為暴雨公式指數(shù)；Q為最大流量,m3/s；τ為流域匯流時(shí)間；hS為暴雨雨力,mm/h；F為流域面積,km2。

產(chǎn)流參數(shù)：選用Ⅲ（盆緣山區(qū)、川西南山地）公式計(jì)算產(chǎn)流參數(shù),即： =3.6 F-0.19,CV=0.23,CS/CV=3.5。

為流域特征指數(shù),匯流參數(shù)m：根據(jù)斷面上流域暴雨洪水特性,采用Ⅲ（川西南山地）計(jì)算公式,即：m=0.2210.204,=1~30；m=0.0250.845,=30~300。

本工程河段設(shè)計(jì)洪水成果見(jiàn)表5。

3 洪水成果合理性分析

根據(jù)計(jì)算結(jié)果,設(shè)計(jì)洪水為10 年一遇標(biāo)準(zhǔn)下,水文比擬法相對(duì)于推理公式法偏小約66%,由于工程河段集水面積最大僅57.5 km2,僅占南坪站集水面積的1.21%,相差過(guò)大,流域暴雨分布和下墊面情況相差過(guò)大,因此不適用水文比擬法。同時(shí),推理公式法在四川省無(wú)資料小流域地區(qū)運(yùn)用較為成熟,考慮了流域的產(chǎn)匯流特性,可靠性較高,對(duì)于小流域來(lái)說(shuō)更為安全。

將本工程與位于本工程河段下游的《九寨溝縣羅依鄉(xiāng)河道改造工程實(shí)施方案》進(jìn)行對(duì)比,該工程設(shè)計(jì)洪水見(jiàn)表6。

表6 《九寨溝縣羅依鄉(xiāng)河道改造工程實(shí)施方案》設(shè)計(jì)洪水成果表

從表6 可知,該工程與本工程河段10 年一遇洪水流量相近,因此,可以得出設(shè)計(jì)洪水采用推理公式法是可行的。

4 結(jié)語(yǔ)

為改變羅依壩溝的防洪現(xiàn)狀,保護(hù)沿線人民生命財(cái)產(chǎn)安全、穩(wěn)定少數(shù)民族地區(qū)形勢(shì),維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定、促進(jìn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展,九寨溝縣羅依壩溝防洪治理工程是十分必要的。提升工程區(qū)生態(tài)環(huán)境,促進(jìn)旅游事業(yè)的發(fā)展,從而解決流動(dòng)人口就業(yè)問(wèn)題,推動(dòng)各項(xiàng)事業(yè)的發(fā)展,為鞏固脫貧成果及鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略創(chuàng)造有利條件。