防洪工程設計洪水分析

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1流域概況

望江縣寶塔河上段防洪工程1標段所在望江縣太慈鎮寶塔河流域河段全長162km，集水面積3164km2，其中，1標段治理起點斷面集水面積312km2，主河道設計長度27.90m，坡降3.11‰；治理終點斷面集水面積285km2，主河道長28.94km，坡降2.89‰。該治理標段區間匯入支流位于河段中部，河段上游已建水利工程規模較小，故設計洪水過程中暫不考慮。工程所在區域地勢整體南高北地，西高東低，最高及最低點海拔高程分別為1298m和1009m。該治理河段工程區巖性以白云巖和灰巖為主，巖溶發育，屬于強~中等巖溶含水地層。因巖溶地質條件復雜多變，構造節理裂隙發育，對洪水存在較大程度的影響。此外，河床兩岸基本上為土坡，淤積河道經?？逅?，對河道正常行洪極為不利，當前河道洪水標準已不能滿足10年一遇的設防要求，必須通過現場踏勘及水文地質調查，得出與河道條件及工程特性相符的設計洪水計算成果，為河道治理工程設計規劃、治理建設及運營管理提供決策依據。

2參證站情況

治理河段內華陽水文站、望江水文站分別建站于1984年和1991年，目前只有水位觀測資料，通過統計分析水位觀測資料并結合流量關系實測結果進行插補延長，便可得出測站歷年洪峰流量值，其中華陽水文站位于治理1標段下游，其洪水特性關系基本能體現治理河段洪水特征。1標段治理終點斷面面積是華陽水文站集水面積的0.74倍，集水面積相差不大，且該水文站有系列完整的1985年以后的水位資料，故以華陽水文站為參證站。鄰近流域田詳咀氣象站為國家基本氣象站，與治理1標段的直線距離20.40km，氣候條件基本一致，且有1965年以來的觀測資料，資料系列長，精度高。故治理1標段防洪工程設計洪水分析以該氣象站為參證站，收集1965-2020水文年逐月降雨資料，具體見表1。根據表1中統計結果，田詳咀氣象站不同時段長度系列年降雨量均值1318.60~1348.70mm，變差系數均值為0.18，兩個參數的取值均較為穩定，年降雨量均值變幅在-1.90%~+0.40%之間，變差系數變幅為5.50%，表明該參證站氣象資料具有較好的代表性。

3設計暴雨

寶塔河流域雨季特大暴雨的出現較為頻繁，根據田詳咀氣象站1965-2020水文年暴雨資料，特大暴雨頻繁發生期一般在5-10月，年內最大1d暴雨一般出現在6-8月，暴雨歷時2d。根據田詳咀氣象站1965-2020水文年最大1d降雨資料，進行P-Q曲線適線，得出的最大1d暴雨均值為1004mm，變差系數Cv=0.34，偏差系數Cs=3.50Cv；將最大1d暴雨量換算為最大24h暴雨量，則H24=112mm。流域年最大24h點暴雨均值為108mm，變差系數Cv在0.49左右，故可直接結合田詳咀氣象站暴雨參數將流域最大24h降水量均值H24確定為108mm，根據Cv等值線圖，區變差系數Cv=0.49，Cs/Cv=3.50。所得出的設計暴雨成果具體見表2。

4設計洪水計算

望江縣寶塔河上段防洪工程1標段支流位于右岸，集水面積在1標段終點斷面集水面積中的占比為16.80%，基于防洪安全方面的考慮，1標段河道治理起點到支流匯合口處河段必須按照匯合口以上集水面積確定，而匯合口以下則按治理終點斷面集水面積確定。華陽水文站集水面積與治理河段基本一致，可較好反映河段洪水，故以該水文站資料為依據，應用雨洪法和水文比擬法對比分析。

4.1雨洪法洪峰流量計算公式應隨設計斷面流域面積和幾何特征值的變化而變化，1標段治理河段末端流域面積為285km2，為典型的小流域，將治理河段相關參數代入《暴雨洪水計算實用手冊》推薦公式后進行洪峰流量計算，所得出的設計洪水成果具體見表3。通過比較以上分析結果看出，望江縣寶塔河上段防洪工程1標段水文比擬法洪水計算成果比雨洪法略小，且隨著頻率的增大，差值隨之降低。從流域整體水系來看，華陽水文站坐落在1標段治理河段下游5.80km處，集水面積、下墊面條件等基本一致，故設計雨洪法的洪峰流量計算成果僅供參考，應以水文比擬法成果為準。

5設計斷面水位流量關系

望江縣寶塔河上段防洪工程1標段左岸已建通村公路，右岸650m處也正在新建鄉村公路，同時治理河段終點斷面處已新建致富大橋，該橋梁自2004年建成至今基本維持原狀態，故以致富大橋所處斷面為控制斷面推算其水位流量關系?？紤]到治理河段近年來河道變化較大，結合2002年和2008年歷史洪水位所推算出的高水比降為1.31%~1.08‰，根據現有河道走向及觀測期間水面線所推算出的低水比降為2.31%~1.97‰。參照《天然河道糙率參考表》和歷史洪水調查成果確定河段治理前糙率值為0.04~0.05，河段治理過程中進行了清淤整平處理，河床糙率值減小為0.04~0.05。根據設計斷面水力學參數，應用曼寧公式進行設計斷面水位流量關系計算，計算結果見圖1。

6結論

綜上所述，與望江縣寶塔河上段防洪工程1標段所在河道歷史洪水相匹配的設計洪水計算成果可通過工程河段暴雨洪水特性規律的推演計算而得出，結合典型斷面水位流量關系，為防洪工程優化設計提供依據。華陽水文站位于治理河段，集水面積和治理河段較為接近，可較好體現治理河段洪水狀況；田詳咀氣象站與待治理河段直線距離較短，氣候條件基本一致，且觀測資料序列長，精度高，故以華陽水文站和田詳咀氣象站為治理河段設計洪水參證站的做法切實合理。最終以故設計雨洪法洪峰流量計算成果為參考，并以水文比擬法洪峰流量計算成果為設計基準。

參考文獻：

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作者:周倩男 單位:太原理工大學建筑設計研究院有限公司