張志霞

摘 要： 灃河峪口段（老環(huán)山公路橋至新環(huán)山公路橋）現(xiàn)狀河道未經(jīng)統(tǒng)一治理，堤岸殘缺不整，且缺少水面及綠化景觀，兩岸環(huán)境較差，亟待整治提升。結(jié)合灃河峪口段存在問題，對灃河流域暴雨洪水特性進(jìn)行探討，采用經(jīng)驗(yàn)公式法、面積比擬法、由暴雨資料推求設(shè)計洪水方法對峪口段設(shè)計洪水進(jìn)行計算和分析，為堤防護(hù)岸建設(shè)提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞： 設(shè)計洪水;水文分析;合理性分析

【中圖分類號】TV882.8 ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】B ? ? 【文章編號】1674-3733（2020）21-0259-01

前言：灃河峪口段（老環(huán)山公路橋至新環(huán)山公路橋）河道防洪治理范圍內(nèi)，河道現(xiàn)狀既有坡式護(hù)岸、墻式護(hù)岸，也有天然河灘、自然岸坎，按照現(xiàn)狀河道水面線計算結(jié)果，50年一遇洪水未出現(xiàn)狀河槽，確定本工程均為護(hù)岸工程。堤線依據(jù)《灃河流域綜合保護(hù)利用規(guī)劃》確定，通過河道兩岸堤防護(hù)岸工程建設(shè)，使該段河道達(dá)到50年一遇的防洪標(biāo)準(zhǔn)。

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78km，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。

本工程治理河段為峪口老環(huán)山路（S108省道）橋，終點(diǎn)為新環(huán)山路（S107省道）橋，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 存在問題

1）老環(huán)山公路橋下游左岸馨藍(lán)灣別墅區(qū)臨河側(cè)部分擋墻坍塌，已不具擋水及抗沖條件，坍塌的土料和石塊堆積進(jìn)河道內(nèi)，影響河流行洪，未坍塌的擋墻其墻體厚度較薄，穩(wěn)定性較低;

2）老環(huán)山公路橋下游右岸鴻禧山莊別墅區(qū)臨河側(cè)擋墻不符合防洪規(guī)劃堤線位置要求，墻頂高程不滿足防洪超高要求;

3）無堤段河岸不具河流抗沖需要，易產(chǎn)生塌岸等水土流失問題;

4）新環(huán)山路上游左岸已成堤防局部堤線伸向河內(nèi)，不滿足防洪規(guī)劃堤線位置;

5）工程區(qū)全段堤岸頂無防汛搶險道路，無法滿足防洪工程運(yùn)行管理需要。

為提高峪口段河道防洪能力，對河道兩岸進(jìn)行護(hù)岸設(shè)計，左右岸護(hù)岸總長度3625.20m（其中左岸長度1828.70m，右岸長度1796.50m）。為了保證護(hù)岸工程順利實(shí)施，需對峪口段設(shè)計洪水進(jìn)行計算分析。

3 設(shè)計洪水

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，歷時短[1]。

3.2 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。

3.3 設(shè)計洪水計算

3.3.1 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，計算不同頻率洪峰流量的經(jīng)驗(yàn)公式為：

QN=KNFn

式中： QN——設(shè)計重現(xiàn)期為N的洪峰流量（m3/s）;

KN、n——經(jīng)驗(yàn)參數(shù)和面積指數(shù)，KN=33.83，n=0.465;

F——設(shè)計流域面積（km2），F(xiàn)=165.8km2

經(jīng)驗(yàn)公式法計算工程區(qū)段50年一遇設(shè)計洪水洪峰流量Q2%=364m3/s。

3.3.2 面積比擬法

1）灃河秦渡鎮(zhèn)水文站設(shè)計洪水計算

本次設(shè)計收集到灃河秦渡鎮(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)期望公式計算經(jīng)驗(yàn)頻率。經(jīng)計算，秦渡鎮(zhèn)水文站50年一遇設(shè)計洪水洪峰流量Q2%=1079m3/s。

2）工程區(qū)段設(shè)計洪水計算

根據(jù)計算出的秦渡鎮(zhèn)水文站50年一遇設(shè)計洪水洪峰流量成果，采用面積比擬法計算工程區(qū)段50年一遇設(shè)計洪水洪峰流量。面積比擬法計算公式為：

Qp設(shè)=Qp站×F設(shè)F站n

式中：Qp設(shè)——設(shè)計洪峰流量（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。

面積比擬法計算工程區(qū)段50年一遇設(shè)計洪水洪峰流量Q2%=476m3/s。

3.3.3 推理公式法

根據(jù)經(jīng)審定的《陜西省中小流域設(shè)計暴雨洪水圖集》及《西安市實(shí)用水文手冊》（以下簡稱《手冊》），在假定設(shè)計暴雨與設(shè)計洪水的頻率相應(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)計暴雨歷時取T=12 h。

根據(jù)《手冊》中1、3、6、24小時點(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12小時面暴雨量扣除損失后即得暴雨凈雨量。

匯流計算采用推理公式法，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50年一遇設(shè)計洪水洪峰流量計算成果見表1。

3.3.4 合理性分析

以上三種方法計算工程區(qū)段灃河50年一遇設(shè)計洪水成果匯總見表2。

根據(jù)工程區(qū)段設(shè)計洪水計算成果匯總表，經(jīng)驗(yàn)公式法計算洪水成果最小，推理公式法計算設(shè)計洪水成果最大，而面積比擬法計算成果介于上述兩種方法成果之中。推理公式法是在缺少實(shí)測流量資料的中小流域計算設(shè)計洪水時常用的一種方法，該方法假定設(shè)計暴雨與設(shè)計洪水頻率一致，暴雨通過扣損、產(chǎn)流、匯流進(jìn)而形成設(shè)計洪水，因而計算成果較為合理。

本次工程區(qū)段50年一遇設(shè)計洪水洪峰流量采用推理公式法計算成果，即Q2%=600m3/s。

結(jié)論：結(jié)合灃河流域概況及水文條件，對灃河峪口段設(shè)計洪水分別采用三種不同方法進(jìn)行計算，通過對洪水計算結(jié)果分析對比，最終確定采用推理公式法計算成果作為灃河峪口段河道防洪治理工程設(shè)計洪水較為合理。

參考文獻(xiàn)

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

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