灃河峪口段河道防洪工程設(shè)計(jì)洪水計(jì)算

張志霞

摘 要： 設(shè)計(jì)洪水是確定水利工程建設(shè)規(guī)模，制定運(yùn)行管理對策的關(guān)鍵基礎(chǔ)。本文以灃河流域中游河段工程為例，利用經(jīng)驗(yàn)公式法、推理公式法、面積比擬法對設(shè)計(jì)洪水計(jì)算進(jìn)行分析研究。

關(guān)鍵詞： 設(shè)計(jì)洪水;計(jì)算;水文學(xué)

【中圖分類號】TU198 ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A ? ? 【文章編號】1674-3733（2020）13-0222-01

前言：設(shè)計(jì)洪水作為水庫工程安全，以此明確泄洪建筑物、防洪庫容標(biāo)準(zhǔn)的重要依據(jù)，計(jì)算設(shè)計(jì)洪水通常需多年的洪水或是暴雨會手冊資料，從而對設(shè)計(jì)洪水進(jìn)行科學(xué)計(jì)算?；诖?，本文以灃河流域中游河段工程為例，對設(shè)計(jì)洪水進(jìn)行科學(xué)計(jì)算。

1 流域概況

灃河系渭河右岸一級支流，發(fā)源于西安市長安區(qū)秦嶺北側(cè)灃峪雞窩子以南，流向由南向北并最終匯入渭河。灃河流域面積1386 km2，河長78 km，平均比降8.2‰。全流域多年平均年徑流量為2.47億m3，工程區(qū)以上多年平均年徑流量為0.30億m3。

本工程治理河段為灃峪口老環(huán)山路橋（設(shè)計(jì)樁號0+000）至新環(huán)山路橋（設(shè)計(jì)樁號1+798.32），位于灃河的中游河段。工程區(qū)段以上灃河流域面積165.80km2，河長31.75km，平均比降44‰。

2 水文基本資料

本工程治理河段下游灃河干流上距峪口11.4km處設(shè)有秦渡鎮(zhèn)水文站。該站位于潏河入灃河口以上，1935年1月建成測流，控制流域面積566km2，距灃河與潏河交匯口約800m，距灃河入渭口約36.0km，有1943年至今66年的實(shí)測水文資料，資料均進(jìn)行過系統(tǒng)整編和正式刊布。

3 設(shè)計(jì)洪水

3.1 暴雨洪水特性

灃河流域暴雨最早發(fā)生在4月，最遲出現(xiàn)在10月，但量級和強(qiáng)度較大的暴雨一般發(fā)生在7～9月。暴雨一般分為鋒面雨和雷暴雨，鋒面雨歷時(shí)長，強(qiáng)度均勻，籠罩面積大;雷暴雨籠罩面積小，強(qiáng)度大，歷時(shí)短[1]。

3.2 設(shè)計(jì)洪水計(jì)算

3.2.1 經(jīng)驗(yàn)公式法

《西安市實(shí)用水文手冊》中采用實(shí)測和調(diào)查洪水，利用面積和洪峰流量建立經(jīng)驗(yàn)關(guān)系。項(xiàng)目區(qū)以上流域面積為165.8km2，當(dāng)流域面積介于50～1000km2之間時(shí)，計(jì)算不同頻率洪峰流量的經(jīng)驗(yàn)公式為：

3.2.2 面積比擬法

1）灃河秦渡鎮(zhèn)水文站設(shè)計(jì)洪水計(jì)算。本次設(shè)計(jì)收集到灃河秦渡鎮(zhèn)水文站1943～2012年共70年實(shí)測洪水資料。根據(jù)有關(guān)資料介紹，灃河流域調(diào)查歷史洪水以1957年洪水最大，按連續(xù)系列用數(shù)學(xué)期望公式計(jì)算經(jīng)驗(yàn)頻率。采用皮爾遜Ⅲ型曲線，目估適線，按矩法計(jì)算統(tǒng)計(jì)參數(shù)，適線時(shí)，著重考慮曲線中上部的大洪水點(diǎn)據(jù)，

2）工程區(qū)段設(shè)計(jì)洪水計(jì)算。根據(jù)計(jì)算出的秦渡鎮(zhèn)水文站不同頻率洪水洪峰流量成果表，采用面積比擬法計(jì)算工程區(qū)段各頻率的設(shè)計(jì)洪水洪峰流量。面積比擬法計(jì)算公式為：

Qp設(shè)=Qp站×F設(shè)F站

式中：Qp設(shè)——設(shè)計(jì)洪峰流量（m3/s）;

Qp站——水文站控制流域面積的洪峰流量（m3/s）;

F設(shè)——設(shè)計(jì)流域面積（km2）;

F站——水文站的流域面積（km2）;

n——面積指數(shù)取0.667。

3.2.3 推理公式法

根據(jù)經(jīng)審定的《陜西省中小流域設(shè)計(jì)暴雨洪水圖集》及《西安市實(shí)用水文手冊》（以下簡稱《手冊》），在假定設(shè)計(jì)暴雨與設(shè)計(jì)洪水的頻率相應(yīng)和暴雨全面籠罩的前提下，分析產(chǎn)流和匯流過程，進(jìn)而推求工程區(qū)段設(shè)計(jì)洪水[2]。

工程區(qū)段以上控制流域面積為165.80km2，根據(jù)《手冊》，設(shè)計(jì)暴雨歷時(shí)取T=12 h。

根據(jù)《手冊》中1、3、6、24小時(shí)點(diǎn)暴雨量均值及變差系數(shù)等值線圖，查算工程區(qū)段以上流域中心點(diǎn)暴雨量均值及變差系數(shù)見表4。

渭河以南地區(qū)產(chǎn)流模式為蓄滿產(chǎn)流，秦嶺北麓土壤最大蓄水量Im=70mm，前期影響雨量Pa=2/3Im，Pa=46.7mm，初損I0=23.3mm，將初損一次扣除，設(shè)計(jì)12小時(shí)面暴雨量扣除損失后即得暴雨凈雨量。

匯流計(jì)算采用推理公式法，根據(jù)工程區(qū)段河流特性確定匯流參數(shù)m為0.74。

工程區(qū)段設(shè)計(jì)洪水洪峰流量計(jì)算成果見表4。

結(jié)論：綜上所述，設(shè)計(jì)洪水對泄洪建筑物、防洪庫容標(biāo)準(zhǔn)的明確有著關(guān)鍵影響，同樣對防洪有著重要作用和意義，務(wù)必對設(shè)計(jì)防洪加以密切關(guān)注，并進(jìn)行科學(xué)計(jì)算，以此為防洪工作提供可靠保障。

參考文獻(xiàn)

[1] 芮孝芳， 張超. 論設(shè)計(jì)洪水計(jì)算[J]. 水利水電科技進(jìn)展， 2014， 34（001）：20-26.

[2] 劉依松. 不同設(shè)計(jì)洪水計(jì)算方法的比較[J]. 水力發(fā)電學(xué)報(bào)， 2012（06）：41-45.