金沙溪農(nóng)田保護(hù)防洪工程設(shè)計洪水分析

李詠梅

（萬年縣河道圩堤管護(hù)中心，江西 萬年 335500）

1 引言

設(shè)計洪水是一個復(fù)雜的過程，需要結(jié)合上游水利工程的調(diào)洪功能。水庫工程作為常見的水利工程，對流域的調(diào)洪、調(diào)蓄影響較大，尤其是當(dāng)水庫工程位于治理段河流上游，這種情況下進(jìn)行防洪參數(shù)確定時，必須考慮水庫工程調(diào)蓄的影響。

2 工程概況

金沙溪左岸河堤保護(hù)面積10.42 km2，保護(hù)耕地約800 hm2，保護(hù)人口2.86 萬人。區(qū)內(nèi)地勢較平坦，土地肥沃，為重要商品糧基地。

金沙溪流域總面積498 km2（玉山縣城以上），其中玉山縣境內(nèi)流域面積457.35 km2。發(fā)源于懷玉山脈三清山玉京峰東北麓坪家源。主河道長65.70 km，平均坡降3.83‰。

3 七一水庫下泄流量分析

金沙溪農(nóng)田防洪工程河段位于七一水庫下游。七一水庫總庫容達(dá)2.28 億m3，為大（二）型水庫?？値烊葸_(dá)2.28 億m3。其基本思路是：先計算得到七一水庫壩址至河道控制斷面區(qū)間洪峰，再將之與水庫下泄流量疊加，最后得到河道設(shè)計洪水。

在2007 年由上?？睖y設(shè)計研究院完成的《七一水庫除險加固初步設(shè)計報告》中，詳細(xì)計算了七一水庫水位、庫容、泄量關(guān)系曲線，并確定了水庫調(diào)度規(guī)則。

七一水庫調(diào)度方式為：當(dāng)庫水位低于汛限水位160.40 m時，水庫閉閘蓄水；當(dāng)壩址來水小于或等于下游安全泄量700 m3/s且?guī)焖坏扔谘聪匏?60.40 m時，水庫泄量等于來水量，維持庫水位不超過汛限水位；庫水位高于汛限水位160.40 m而低于20年一遇洪水位161.02 m時，水庫按下游安全泄量700 m3/s控制下泄；當(dāng)庫水位高于20年一遇洪水位161.02 m且低于100年一遇洪水位161.61 m 時，控泄1 200 m3/s（小于20 年一遇入庫最大洪峰流量1 334 m3/s）；當(dāng)庫水位高于百年一遇洪水位161.61 m，且小于162.40 m時，為了保證出流小于來水，不人為加大下泄流量，控泄2 000 m3/s（小于100年一遇入庫最大洪峰流量2 056 m3/s）；當(dāng)庫水位超過162.40 m時，閘門全開，按溢洪道泄流能力全力泄洪。

根據(jù)上述調(diào)度原則對水庫進(jìn)行調(diào)洪計算，計算公式為：

式中：Q1，Q2—計算時段初、末入庫流量；q1，q2—計算時段初、末溢流壩下泄流量；V1，V2—計算時段初、末的庫容；Δt—計算時段。

最后確定七一水庫各頻率的最大泄量，成果見表1。

表1 七一水庫各洪水頻率最大泄量成果表

4 區(qū)間設(shè)計洪水計算

金沙溪河段上游斷面集雨面積147.13 km2，河道長30.69 km，平均坡降5.554‰，下游出口斷面集雨面積176.47 km2，河道長38.18 km，平均坡降3.969‰。

金沙溪流域治理段原在七一水庫壩址上游0.50 km處設(shè)有賁口水文站，鄰近流域玉琊溪中下游有峽口水文站，控制流域面積352 km2，自1959年開始觀測水位流量，有1959-1961、1968、1979-1991共17年不連續(xù)的實測流量資料。1991年底因建峽口水庫而被撤銷。次年其上游建立了上流水文站，該站控制流域面積171 km2，1993年開始觀測水位、流量和降雨量，2004年停止水位、流量的觀測，有1993-2003年共11年的實測流量資料。

1991 年玉山縣峽口水庫初步設(shè)計時對峽口水文站1957-1958 年、1962-1967 年、1969-1978 年的洪水進(jìn)行了插補(bǔ)延長，插補(bǔ)延長后系列長度有1957-1990年共34年?？紤]到峽口水文站控制流域面積較大，而此工程區(qū)間控制流域面積均較小，由水文比擬法求得區(qū)間流量有較大誤差，而上流水文站實測流量系列又較短，不符合規(guī)范要求，因此此次金沙溪農(nóng)田防洪工程河段設(shè)計洪水計算采用暴雨資料來推求。

金沙溪農(nóng)田保護(hù)工程上下游斷面集雨面積均大于50 km2，結(jié)合相關(guān)規(guī)定，各斷面區(qū)間設(shè)計洪水計算采用瞬時單位線法。

設(shè)計暴雨采用《江西省暴雨洪水查算手冊》查算的成果，其成果見表2-4，設(shè)計洪水計算中，暴雨歷時為24 h，工程區(qū)位于產(chǎn)流第Ⅱ區(qū)，匯流第Ⅴ區(qū)。

表2 金沙溪河段區(qū)間設(shè)計洪水成果表

單位線參數(shù)K根據(jù)工程所在水系（信江水系）按下式計算：

式中：F-壩址控制流域面積（Km2）；J-壩址以上主河道的加權(quán)平均坡降（‰）；I-時段凈雨強(qiáng)度（mm/L），I=hi/△t；hi-時段凈雨量（mm）；△t-計算時段（h），△t=3 h。

設(shè)計洪水成果見表2。

5 金沙溪河段設(shè)計洪水計算

七一水庫壩址與此工程區(qū)域距離較短，水庫下泄洪水在極短時間內(nèi)便可到達(dá)工程區(qū)內(nèi)，為安全起見，此次設(shè)計將區(qū)間設(shè)計洪水與七一水庫最大下泄流量直接疊加求得設(shè)計洪水，計算成果見表3。

表3 金沙溪河段設(shè)計洪水成果表

工程僅涉及金沙溪下游段左岸，無內(nèi)河。內(nèi)澇方面，此次河道治理工程治澇標(biāo)準(zhǔn)為5 年一遇一日暴雨一日排至不淹重要建筑物高程。

各澇區(qū)設(shè)計洪水成果見表4。

根據(jù)施工組織設(shè)計要求，須進(jìn)行施工期洪水的分析計算，為施工組織設(shè)計提供依據(jù)。施工設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)采用5年一遇。

金沙溪農(nóng)田保護(hù)工程區(qū)附近的峽口水文站有1959-1961、1968、1979-1991 年共17 年不連續(xù)的實測流量資料，上流水文站有1993-2003年共11年的實測流量資料。

金沙溪農(nóng)田保護(hù)工程設(shè)計先將峽口水文站的歷年各月實測的最大洪峰流量按面積比的2/3次方換算至上流水文站，組成1979-2003 年共24 年（1992 年缺測）的洪水系列，由于實測系列偏短，不滿足設(shè)計規(guī)范要求，需要進(jìn)行插補(bǔ)延長。上流水文站上游童坊雨量站有1971-2000 年歷年各月實測最大一日暴雨資料，根據(jù)同時段一日暴雨和洪峰流量的分析，兩者相關(guān)關(guān)系較為密切，故用童坊雨量站實測最大一日暴雨插補(bǔ)延長1971-1978 年和1992 年的洪水資料，從而組成上流水文站1971-2003年共33年洪水系列。

根據(jù)上流水文站1971至2003年共33年洪水系列，分別統(tǒng)計出上流水文站9 月至次年2 月、10 月至次年2 月各時段的逐年最大流量，并進(jìn)行排序、排頻處理，再采用P—Ⅲ型適線定線，求得上流水文站分期設(shè)計洪水線型參數(shù)為：9月至次年2月Q=80.6 m3/s，Cv=1.3，Cs=3.5Cv；10 月至次年2 月Q=47.6 m3/s，Cv=1.0，Cs=3.0Cv，再按面積比的2/3 次方比擬至設(shè)計斷面。設(shè)計斷面分期設(shè)計洪水計算成果見表5。

表5 金沙溪農(nóng)田防護(hù)工程河段5年一遇分期設(shè)計洪水成果表單位：m3/s

6 結(jié)論

根據(jù)調(diào)查和資料收集，在治理工程上游，存在已建的七一水庫工程，對流域防洪調(diào)度有重大影響。因此，在設(shè)計洪水參數(shù)確定的過程中，綜合考慮了水庫工程的調(diào)洪作用。經(jīng)過分析計算，P-=5%、P=10%頻率下的下游斷面設(shè)計洪峰流量分別為1 450.6 m3/s、1 305.7 m3/s。計算結(jié)果可為防洪保護(hù)工程提供參考。