楊曉飛（廣西玉林水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院　廣西　玉林　537000）

歷史洪水調(diào)查在設(shè)計(jì)洪水分析中的重要性探析

楊曉飛
（廣西玉林水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院廣西玉林537000）

中小河流設(shè)計(jì)洪水計(jì)算中，由于無(wú)實(shí)測(cè)洪水資料，通常采用設(shè)計(jì)暴雨來(lái)推求設(shè)計(jì)洪水，其成果理論性較大，合理性需要實(shí)測(cè)資料來(lái)佐證。本文通過(guò)調(diào)查沿河發(fā)生的洪水，得到各個(gè)洪痕，特別是具有代表斷面的洪痕，反推其洪水流量，并通過(guò)分析各次洪水的重現(xiàn)期，來(lái)對(duì)比各頻率設(shè)計(jì)洪水成果的合理性，探析了歷史洪水在驗(yàn)證設(shè)計(jì)洪水成果合理性分析中的作用。

歷史洪水；水位；洪峰；合理性

1　概況

1.1流域概況

新豐河屬西江水系，為北流河一級(jí)支流、潯江二級(jí)支流，其主河流域位于北流市境內(nèi)，地理位置為東經(jīng)110°07′～110°47′，北緯22°08′～22°56′。新豐河發(fā)源于容縣和北流市的交界處天堂山，其主流由東向西流經(jīng)新豐鎮(zhèn)的大村、大羅垌村、永安村及新豐鎮(zhèn)，與發(fā)源于天堂山望君頂?shù)囊粭l支流匯于隆盛鎮(zhèn)的中和村，再流經(jīng)隆盛鎮(zhèn)的平坡村，于香圩村下游約1km處流入北流河。新豐河流域面積為208.0km2，主河道全長(zhǎng)28.92km，河道平均坡降為19.66‰，多年平均流量7.42m3/s。

新豐河流域地勢(shì)東南高西北低，呈長(zhǎng)扇形，流域上游為山區(qū)地帶，植被較好，中下游為丘陵地帶，沿河兩岸上游居民分布稀少，下游較廣。新豐鎮(zhèn)位于新豐河中上游，距離北流河匯合口約6.1km，新豐河在新豐鎮(zhèn)處的流域面積為 74.2km2，河長(zhǎng)22.8km，平均河流坡降為17.7‰。

1.2水文氣象

流域地處北回歸線以南，緯度低，屬亞熱帶過(guò)渡的季風(fēng)氣候，新豐河源頭位于暴雨中心，汛期洪水暴漲暴落。據(jù)流域附近的石碗嘴水文站1967年～1985年以來(lái)的降雨觀測(cè)資料統(tǒng)計(jì)分析，多年平均降雨量為1930mm，查《廣西水文圖集》的年降雨等值線圖在2000mm左右，由于新豐河源頭為天堂山山脈，為一暴雨中心區(qū)，所以本次設(shè)計(jì)新豐河流域的多年平均降雨為2000mm。流域內(nèi)無(wú)氣象觀測(cè)資料，考慮流域距離北流市城較近，其氣象資料可直接參考北流站資料。據(jù)北流氣象站資料統(tǒng)計(jì)多年平均氣溫為21.8℃，極端最高溫度為37.9℃，極端最低溫度為0.7℃。

北流市新豐河流域地理位置圖

表2.2-1　　新豐鎮(zhèn)歷史洪水調(diào)查表

表3.1-1　　流域各頻率各時(shí)段設(shè)計(jì)暴雨成果表

1.3水文基本資料

新豐河流域內(nèi)未設(shè)有水文觀測(cè)站，但在流域附近有石碗嘴雨量站，該站距離新豐鎮(zhèn)直線距離5km，距離流域上游直線距離約15km，于1966年設(shè)立，觀測(cè)有1967年以來(lái)的降雨量、水位等資料，控制集雨面積273km2，該站為國(guó)家布點(diǎn)站，資料整編完整可靠。通過(guò)結(jié)合石碗嘴雨量站觀測(cè)資料以及《廣西暴雨統(tǒng)計(jì)參數(shù)等值線圖研究》（2010年）來(lái)開展流域的水文分析工作。

2　歷史洪水

2.1洪水特性

新豐河流域洪水主要由暴雨徑流形成，受臺(tái)風(fēng)和海洋濕熱氣團(tuán)流入的影響，暴雨集中，由于河流坡降稍大，洪水暴起暴落，河床窄，淤積嚴(yán)重，當(dāng)?shù)鼐用裾加煤哟驳那闆r也存在，一般洪水持續(xù)1天～2天，極易形成洪水災(zāi)害，導(dǎo)致農(nóng)田和房屋被淹沒或者沖毀，使人民生命財(cái)產(chǎn)受到嚴(yán)重威脅。

2.2歷史洪水調(diào)查

通過(guò)對(duì)新豐河新豐鎮(zhèn)河段進(jìn)行洪水調(diào)查，調(diào)查河段下起觀南村橋，上至桂木圓村橋處，長(zhǎng)約1.2km。主要調(diào)查了解到1985年和1995年這兩場(chǎng)大洪水。其中1985年洪水洪痕較高，指認(rèn)人記憶清晰，洪水洪痕較為可靠。據(jù)新豐鎮(zhèn)鎮(zhèn)委梁工回憶，1985年洪水發(fā)生時(shí)，桂木圓橋水位漫過(guò)橋面，水位基本與橋面持平，相應(yīng)洪水位約為146.1m；新豐電站橋則淹過(guò)橋面以上約0.2m，據(jù)當(dāng)?shù)匾焕习傩眨挲g約60歲），當(dāng)時(shí)淹過(guò)她小腿一半左右，相應(yīng)洪水位約為143.9m；新豐初中橋的水則漫過(guò)橋面約0.1m，水位約為143.50m；觀南村橋則漫到橋的引橋路面上，相應(yīng)洪水位約為141.5m。1995年洪水發(fā)生時(shí)，桂木圓橋水位低于橋面0.4m左右，相應(yīng)洪水位約為145.7m；新豐電站橋則低于橋面約0.2m，相應(yīng)洪水位約為143.5m；新豐初中橋的水未漫過(guò)橋，低于橋面0.1m，淹到橋旁邊一出水涵洞的頂部，水位約為143.30m；觀南村橋則淹到橋旁邊的一引水管道位置，相應(yīng)洪水位約為141.25m。1997年和2006年也發(fā)生較大洪水，洪水情況與1995年相當(dāng)，2003年發(fā)生的洪災(zāi)則小于2006年。以上幾場(chǎng)洪水情況得到了多位當(dāng)?shù)鼐用竦淖C實(shí)。

各次洪水具體情況見表2.2-1。

2.3歷史洪水重現(xiàn)期的確定

據(jù)《北流市水利電力志》記載，1985年比1995年的洪水要大，這一點(diǎn)得到了當(dāng)?shù)鼐用竦淖C實(shí)。根據(jù)新豐鎮(zhèn)常住居民回憶，1995年的洪水是1985年以來(lái)最大的，僅次于1985年的大洪水，1997年和2006年又相繼發(fā)生程度相當(dāng)?shù)暮樗?003年則次之。根據(jù)各種因素和條件的綜合分析，認(rèn)為1995年的洪水較1985年要小，和1997年、2006年相當(dāng)，相當(dāng)于1985年大洪水以后，近30年時(shí)間發(fā)生了3次大洪水，程度相當(dāng)，所以1995年洪水重現(xiàn)期相當(dāng)于10年一遇。1985年則大于10年一遇。

3　設(shè)計(jì)洪水

由于新豐河流域內(nèi)無(wú)實(shí)測(cè)洪峰資料，其設(shè)計(jì)洪水采用設(shè)計(jì)暴雨來(lái)推求。

3.1設(shè)計(jì)暴雨

流域內(nèi)無(wú)水文觀測(cè)站，但在流域附近有石碗嘴水文站，觀測(cè)有1967年～2008年共42年的實(shí)測(cè)年最大24小時(shí)降雨資料，資料系列較長(zhǎng)，整編完整可靠，精度高，經(jīng)統(tǒng)計(jì)其年最大24小時(shí)暴雨均值為153.3mm，Cv=0.43。經(jīng)P-Ⅲ型頻率曲線配線石碗嘴水文站年最大24小時(shí)暴雨均值采用155.0mm，Cv值采用0.5，Cs=3.5Cv。

通過(guò)查《廣西暴雨統(tǒng)計(jì)參數(shù)等值線研究》（2010年）年最大24小時(shí)暴雨均值等值線圖和變差系數(shù)等值線圖，新豐河流域均值在160mm左右，Cv值在0.5左右，與石碗嘴水文站的成果相差不大。由于石碗嘴水文站位于新豐鎮(zhèn)附近5km，高程在200m左右，而新豐河新豐鎮(zhèn)以上流域高程在900m～200m之間，所以其暴雨不能很好的代表新豐鎮(zhèn)以上新豐河流域，綜合考慮后，以《廣西暴雨統(tǒng)計(jì)參數(shù)等值線研究》（2010年）等值線成果作為設(shè)計(jì)暴雨的依據(jù)。1小時(shí)和6小時(shí)亦直接采用《廣西暴雨統(tǒng)計(jì)參數(shù)等值線研究》（2010年）等值線成果。設(shè)計(jì)暴雨成果見下表3.1-1

表3.2-1　　本流域設(shè)計(jì)雨型

表3.3-1　　洪水計(jì)算成果表

表3.4-1　　代表斷面水位～流量關(guān)系成果

3.2設(shè)計(jì)雨型

本流域無(wú)實(shí)測(cè)暴雨雨型，查《廣西暴雨徑流查算圖表》得本流域雨型分區(qū)為第8分區(qū)，故采用第8分區(qū)綜合雨型作為流域設(shè)計(jì)雨型，雨型如下表3.2-1。

3.3設(shè)計(jì)洪水計(jì)算

查《廣西暴雨徑流查算圖表》，流域所在的產(chǎn)流、匯流、降雨時(shí)面深分區(qū)和退水指數(shù)分區(qū)分別是第6、第二（1）、第三和第8區(qū)，按各分區(qū)參數(shù)進(jìn)行取值計(jì)算，Wm=140mm，f=8mm/h，n=2.95，K=2.036，α1=1.2，α2= 0.4，通過(guò)瞬時(shí)單位線法計(jì)算得各頻率設(shè)計(jì)洪水成果見下表3.3-1。

3.4代表斷面水位流量關(guān)系計(jì)算

經(jīng)實(shí)地調(diào)查，在觀南村橋和新豐中學(xué)橋之間，距離觀南村橋約200m處有一陂壩，斷面規(guī)則，所以選取該陂壩作為代表斷面來(lái)計(jì)算其水位流量關(guān)系。

該陂壩溢流堰型為折線型實(shí)用堰，堰頂高程為139.9m，過(guò)水?dāng)嗝鎯魧?0m，兩岸較平緩，均為農(nóng)田。該處無(wú)調(diào)查的洪痕水位，從觀南村橋附近的洪痕水位推到該處1995年大洪水（相當(dāng)于10年一遇）水位約為142.7m。該斷面的水位流量關(guān)系按實(shí)用堰過(guò)流公式計(jì)算，公式如下：

其中：m——流量系數(shù)，取0.42；

B——過(guò)水?dāng)嗝鎯魧?，?0.0m；

H——堰上總水頭。

計(jì)算得該控制斷面的水位流量關(guān)系成果見下表3.4-1。

3.5設(shè)計(jì)洪水成果合理性分析

通過(guò)查《廣西水文圖集》得新豐河流域10年一遇洪峰模數(shù)為25～30，由于流域上游是一暴雨中心（天堂山暴雨中心），所以洪峰模數(shù)稍大是合適的，本次計(jì)算得新豐鎮(zhèn)新豐河干流10年一遇洪峰流量為536m3/s，洪峰模數(shù)為30，與《廣西水文圖集》的等值線成果相差不大，所以認(rèn)為本次設(shè)計(jì)洪水成果合理。

通過(guò)上面對(duì)歷史洪水的調(diào)查分析，1995年相當(dāng)于10年一遇洪水。1995年大洪水時(shí)，新豐鎮(zhèn)觀南村橋上游約200m的地方的小陂壩的水位約為142.3m，反推其過(guò)流量約為523m3/s，與本次計(jì)算的洪峰流量536m3/s相差不大。認(rèn)為設(shè)計(jì)洪水成果合理。

4　結(jié)語(yǔ)

小河流域的設(shè)計(jì)洪水計(jì)算成果往往偏向理論性，均無(wú)實(shí)測(cè)洪水的佐證，其合理性分析尤為重要。通常采用通過(guò)各水文圖集等值線的成果驗(yàn)證，往往代表性不是很好，面域性較強(qiáng)，所以具體到各設(shè)計(jì)斷面的洪水成果合理性，需要實(shí)際發(fā)生的洪水來(lái)驗(yàn)證。至此，歷史洪水調(diào)查及成果分析更能反應(yīng)各設(shè)計(jì)斷面的洪水情況，為其成果的合理性提供更實(shí)際客觀的佐證。陜西水利

［1］武漢水利電力學(xué)院水力學(xué)教研室 ［S］.水力計(jì)算手冊(cè).水利出版社，1980.

［2］能源部、水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)總院.水利水電工程設(shè)計(jì)洪水計(jì)算手冊(cè)［S］.中國(guó)水利水電出版社，2001.

［3］河海大學(xué)詹道江、武漢大學(xué)葉守澤合編［M］.工程水文學(xué).中國(guó)水利水電出版社，2000.

［4］廣西水文總站.廣西壯族自治區(qū)暴雨徑流查算圖標(biāo)［S］.1984.

［5］廣西壯族自治區(qū)水文水資源局.廣西暴雨統(tǒng)計(jì)參數(shù)等值線圖研究［S］.2010.

（責(zé)任編輯：暢妮）

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