靈寶宏農澗河整治工程設計洪水確定

武玲俠

（千陽縣環保新材料工業園區管理委員會,陜西 千陽 721100）

1 引言

城市河道具有重要的防洪、排澇、營造生態景觀等綜合作用[1-3]。在城市快速發展進程中,城市河道淤積、污染嚴重,亟需采取相關治理措施,以恢復河道水質、提高防洪效益。設計洪水參數是河道堤防、邊坡等工程設計、施工時不可忽略的參數。設計洪水參數的準確性對河道治理工程的安全性、合理性影響較大[4-6]。因此,準確獲取設計洪水參數是非常必要的,尤其是在流域水利工程眾多的區域。

2 工程概況

宏農澗河流域目前已建和在建的大中小型水庫共9 座。其中6 座位于小支流上,控制流域面積和調洪庫容較小,洪水計算不考慮其調洪作用。需考慮調蓄作用的水庫有：①窄口水庫；②衛家磨水庫；③白虎潭水庫。

3 各水庫下泄洪水計算

治理段內宏農澗河上有大支流壩底河匯入,洪水計算以壩底河入匯處為界,分上、下兩段分別進行計算。治理段上游流域僅斷密澗河區間流域面積較小為55 km2,洪水計算時按不同方法比較分析后,采用推理公式法成果；其余區間流域面積均在300 km2以上,面積比指數n 值可取0.7。窄口和決鎮水文站對比分析的面積比指數n 為0.6?？紤]到窄口水庫位于上游,河道比降大,洪水匯流條件較好,利于洪峰流量的形成；而本次治理段區間流域位于下游,洪水形成條件相對較差,面積比指數n 值可取0.7。綜上所述,通過綜合分析,區間流域設計洪水計算采用水文比擬法,面積比指數n 取0.7是合理的。

1）窄口水庫10年一遇和20年一遇最大下泄流量分別為217 m3/s、376 m3/s,洪峰匯流時間分別為5.0 h、4.4 h,水庫調蓄時間分別為4 h、3 h。根據水庫下游河道情況,10年一遇下泄洪水到達壩底河入宏農澗河處和治理末端傳播時間分別為2.5 h、3.0 h；20年一遇下泄洪水到達壩底河入宏農澗河處和治理末端傳播時間分別為2.1 h、2.5 h。

圖1 窄口水庫設計洪水下泄過程線

2）白虎潭水庫下泄洪水

白虎潭洪水過程及調節計算,10年一遇和20年一遇最大下泄400 m3/s、574 m3/s,洪峰匯流時間分別為3.9 h、3.6 h,水庫調蓄時間分別為1 h。根據水庫下游河道情況,10年一遇下泄洪水到達壩底河入宏農澗河處和治理末端傳播時間分別為1.1 h、1.3 h；20年一遇下泄洪水到達壩底河入宏農澗河處和治理末端傳播時間分別為1.0 h、1.1 h。

圖2 白虎潭水庫設計洪水下泄過程線

3）衛家磨水庫下泄洪水

衛家磨水庫10年一遇、20年一遇和50年一遇最大下泄分別為50 m3/s、347 m3/s、474 m3/s,洪峰匯流時間分別為4.5 h、4.0 h、3.6 h；水庫調蓄時間分別為0.5 h、1.0 h 和1.0 h。根據水庫下游河道情況,10年、20年一遇到達治理末端傳播時間分別為4.0 h、3.0 h。

圖3 衛家磨水庫設計洪水下泄過程線

4）斷密澗河區間流域設計洪水計算

斷密澗河全流域面積171 km2,白虎潭水庫位于斷密澗河中下游,壩址以上控制流域面積116 km2,水庫壩址以下區間流域面積為55 km2,干流長度16.8 km,平均比降0.012。斷密澗河區間流域10年一遇洪峰流量為261 m3/s,匯流時間2.64 h ；20年一遇洪峰流量為378 m3/s,匯流時間2.41 h。根據河道情況,10年一遇洪水到達壩底河入宏農澗河處和治理末端傳播時間分別為0.31 h、0.49 h；0年一遇下泄洪水到達壩底河入宏農澗河處和治理末端傳播時間分別為0.25 h、0.40 h。

圖4 斷密澗河區間流域設計洪水過程線

5）壩底河區間流域設計洪水計算

壩底河全流域面積為621 km2,衛家磨水庫位于壩底河中游,壩址以上控制流域面積180 km2,水庫壩址至壩底河入宏農澗河口區間流域面積441 km2,干流長度42.6 km,平均比降0.0112。區間流域洪峰流量以窄口水文站為參照站,采用水文比擬法進行計算,面積比指數取0.70。經計算,壩底河區間流域10年一遇洪峰流量為539 m3/s,區間匯流時間為4.8 h；20年一遇洪峰流量為926 m3/s,匯流時間4.3 h；50年一遇洪峰流量為1540 m3/s,匯流時間3.7 h。根據河道情況,10年、20年和50年一遇到達治理末端傳播時間分別為0.26 h、0.2 h、0.2 h。

圖5 壩底河區間流域設計洪水過程線

6）宏農澗河區間流域設計洪水計算

宏農澗河全流域面積2068 km2,干流長度88 km,平均比降0.011；窄口水庫位于宏農澗河上游,壩址以上控制流域面積903 km2,干流長度49 km,平均比降0.012。

水庫壩址至壩底河入匯處（不含壩底河）區間流域面積304 km2（扣除斷密澗河流域面積）,干流長度31.9 km；水庫壩址至本次治理工程末端區間流域面積344.2 km2（扣除斷密澗河和壩底河流域面積）,干流長度36.5 km。

窄口水庫以下宏農澗河區間設計洪水采用水文比擬法進行計算,面積比指數取0.70。經計算,至壩底河入匯處宏農澗河區間流域（水庫壩址至壩底河入匯處）10年一遇洪峰流量為415 m3/s,區間匯流時間為4.5 h；20年一遇洪峰流量為714 m3/s,匯流時間4.0 h。治理末端宏農澗河區間流域（水庫壩址至治理末端）10年一遇洪峰流量為453 m3/s,區間匯流時間為4.9 h；20年一遇洪峰流量為779 m3/s,匯流時間4.2 h。

圖6 宏農澗河區間流域設計洪水過程線

4 治理段設計洪水計算

壩底河入匯處（不含壩底河）設計洪水計算：宏農澗河窄口水庫至壩底河入匯處以上有較大支流斷密澗河匯入,且支流上有水庫調節,入匯處洪峰流量計算時,考慮流域匯流時間、水庫的調蓄時間和洪水的傳播時間。經錯峰疊加計算,壩底河入匯處10年、20年一遇洪峰流量分別為942 m3/s 和1400 m3/s。

表1 滑坡巖土體物理力學參數

表2 壩底河匯入處20年一遇設計洪峰流量計算表

圖7 壩底河匯入處設計洪峰流量

治理末端設計洪水計算：宏農澗河窄口水庫至治理末端以上有較大支流斷密澗河和壩底河匯入,且支流上有水庫調節。治理末端洪峰流量計算時,考慮流域匯流時間、水庫的調蓄時間和洪水的傳播時間。經錯峰疊加計算,10年、20年一遇洪峰流量分別為1510 m3/s 和2380 m3/s。

表3 治理末端10年一遇設計洪峰流量計算表

表4 治理末端20年一遇設計洪峰流量計算表

圖8 治理末端設計洪峰流量

5 結論

以靈寶宏農澗河綜合治理工程為研究對象,通過收集流域范圍內眾多水庫的調洪情況,選取水文比擬法確定宏農澗河的設計洪水參數。該方法收集了較多的水庫調洪數據,與洪水發生后水庫調節情況較為一致,結果較為可靠。