郭 敏

（貴州水利科技開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司,貴州 貴陽(yáng) 550000）

0 引言

由于舞陽(yáng)河舊州鎮(zhèn)川心堡至馬家屯段河岸低,改道頻繁,河坎垮塌、河灘滯洪等因素,造成每年雨水季節(jié)常發(fā)洪災(zāi),致河道兩岸耕地和居民住宅被洪水淹沒(méi),造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失,因此舞陽(yáng)河干流川心堡至馬家屯段河道治理工程建設(shè)刻不容緩,此河段上游流域有2 座中型水庫(kù),1 座小（一）型水庫(kù)；洪水組合復(fù)雜,設(shè)計(jì)洪水計(jì)算成果的準(zhǔn)確性對(duì)本段河道治理工程至關(guān)重要。

1 基本情況

黃平縣舊州鎮(zhèn)舞陽(yáng)河川心堡至馬溪屯段河道治理工程,治理范圍位于黃平縣舊州鎮(zhèn)境內(nèi),起點(diǎn)為川心堡村已建防洪堤末端,終點(diǎn)為馬家屯村龍王閣攔水堰正常回水末端,治理長(zhǎng)度3.5 km,保護(hù)人口1000 人,保護(hù)耕地1500 畝。

2 流域概況

舞陽(yáng)河為沅江一級(jí)支流,發(fā)源于貴州省甕安縣嵐關(guān)鄉(xiāng)二道崖,由西向東流經(jīng)黃平縣、施秉縣、鎮(zhèn)遠(yuǎn)縣、岑鞏縣及玉屏縣,由玉屏縣進(jìn)入湖南省。在貴州省境內(nèi)全長(zhǎng)258.4 km,全流域面積6474 km2,平均比降1.8‰,治理河段終點(diǎn)斷面3+500 以上流域面積467.5 km2,主河道長(zhǎng)49.7 km,平均比降8‰,治理終點(diǎn)斷面以上流域內(nèi)有三座水庫(kù),分別為舞陽(yáng)河支流紅梅河上洋碼頭水庫(kù),舞陽(yáng)河干流上兩岔河（舞陽(yáng)湖）水庫(kù),和支流冷水河上印地壩水庫(kù),見(jiàn)圖1。

圖1 舞陽(yáng)河川心堡至馬家屯段治理河段流域水系圖

兩岔河（舞陽(yáng)湖）水庫(kù)位于舞陽(yáng)河上游舊州鎮(zhèn),水庫(kù)調(diào)節(jié)性能為多年調(diào)節(jié)水庫(kù)。壩址以上集水面積256 km2,水庫(kù)總庫(kù)容6320 萬(wàn)m3,正常蓄水位724.00 m,防洪限制水位720.00 m,其防洪庫(kù)容3200 萬(wàn)m3,水庫(kù)溢流方式有溢洪道,閘門(mén)控制的泄洪洞,根據(jù)水情,控制啟動(dòng)泄洪洞泄洪,庫(kù)水位到達(dá)724.0 m,溢洪道參與泄洪。當(dāng)來(lái)水逐漸減小,水庫(kù)水位逐漸回落至正常蓄水位,溢洪道停止泄洪,泄洪洞繼續(xù)泄流,直到水庫(kù)水位回落至限水位720.0 m,標(biāo)志一次洪水過(guò)程結(jié)束。

洋碼頭水庫(kù)位于兩岔河水庫(kù)北面有舞陽(yáng)河支流紅梅河上,壩址以上集雨面積21.5 km2,水庫(kù)正常蓄水位755 m,校核洪水位767.0 m,總庫(kù)容158 萬(wàn)m3,洋碼頭水庫(kù)泄洪洞直接連接到兩岔河水庫(kù)庫(kù)區(qū)內(nèi)。

印地壩水庫(kù)位于黃平縣西北側(cè)舊州鎮(zhèn),地處舞陽(yáng)河右支流冷水河上,壩址以上流域面積43.4 km2。總庫(kù)容1462 萬(wàn)m3,印地壩水庫(kù)采用無(wú)閘門(mén)控制開(kāi)敞式溢流堰泄洪,溢流凈寬10 m。

3 治理河段設(shè)計(jì)洪水計(jì)算

3.1 暴雨洪水特性

本流域?qū)俚湫偷纳絽^(qū)雨源性河流,洪水由暴雨所致,具有陡漲陡落、峰量集中、漲峰歷時(shí)短等山區(qū)性河流的特點(diǎn)。暴雨天氣一般發(fā)生在每年的6 月～7 月,其中以7 月為最多。洪水過(guò)程多為單峰型,洪水多發(fā)生在6 月～8 月。

3.2 天然洪水成果分析計(jì)算

離治理河段最近的舊州水文站從1982 年開(kāi)始有洪水資料,但從1996 年開(kāi)始,其年最大洪峰受兩岔河水庫(kù)調(diào)蓄影響,受影響后系列不足30 年,不能滿足規(guī)范規(guī)定要求,因此采用《貴州省暴雨洪水計(jì)算實(shí)用手冊(cè)》及其修訂本的雨洪計(jì)算（修訂）公式推求舞陽(yáng)河上游川心堡至馬溪屯天然設(shè)計(jì)洪峰流量,采用地區(qū)洪水組成法計(jì)算受兩岔河水庫(kù)、印地壩水庫(kù)影響后洪峰流量。

根據(jù)確定的暴雨參數(shù)（H24h=90 mm,CV=0.45,CS/CV=3.5）和量算的流域參數(shù),采用《貴州省暴雨洪水計(jì)算實(shí)用手冊(cè)》（修訂本）方法,進(jìn)行控制斷面處的設(shè)計(jì)洪水計(jì)算。

當(dāng)θ=L/J1/3/F1/4>30 且25 ≤F<300 km2,適用計(jì)算公式為：

當(dāng)θ=L/J1/3/F1/4>30,300 ≤F<1000 km2時(shí)、設(shè)計(jì)洪峰流量Qp的基本計(jì)算式為：

式中：Qp為設(shè)計(jì)頻率為P 的洪峰流量,m3/s；γ 為匯流參數(shù),匯流參數(shù)γ 參考《貴州省黃平縣兩岔河水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告》中取值；F 為流域匯水面積；J 為河道加權(quán)平均坡降；f 為流域形狀系數(shù),f=F/L2；C'為洪峰徑流系數(shù),0.682～0.558；H24為最大24 小時(shí)設(shè)計(jì)雨量,mm。

（3）現(xiàn)狀洪水成果分析計(jì)算

由于治理河段上游右岸支流冷水河上修建印地壩水庫(kù),調(diào)蓄作用較大,因此洪水計(jì)算按主干流和支流冷水河分開(kāi)計(jì)算后疊加,主干流受兩岔河水庫(kù)調(diào)蓄作用,冷水河受印地壩水庫(kù)調(diào)蓄,冷水河匯合口以上洪峰流量,與主干流洪峰（兩岔河調(diào)蓄后）疊加,得到治理河段控制斷面3+500 的現(xiàn)狀設(shè)計(jì)洪峰流量,見(jiàn)表1。

表1 各控制斷面天然設(shè)計(jì)洪峰流量成果表

①舞陽(yáng)河主干流（不含冷水河）治理段現(xiàn)狀洪水分析計(jì)算

川心堡至馬溪屯治理河道下游控制3+500 和起點(diǎn)斷面0+000 集水面積相差不大,沿途無(wú)支流匯入,因此選擇3+500斷面設(shè)計(jì)洪水流量成果作為河道治理水面線推算控制流量,3+500 斷面天然設(shè)計(jì)洪水采用雨洪法計(jì)算,參數(shù)參考兩岔河水庫(kù)除險(xiǎn)加固報(bào)告中審定參數(shù)。洪水過(guò)程采用貴州省暴雨洪水手冊(cè)中概化過(guò)程線法計(jì)算[1]。上游兩岔河水庫(kù)洪水過(guò)程采用其除險(xiǎn)加固報(bào)告中方法計(jì)算。3+500 斷面至兩岔河水庫(kù)區(qū)間流域特征參數(shù)（扣除冷水河）,采用暴雨洪水法計(jì)算區(qū)間設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線。

組合方式一：采用控制斷面與上游兩岔河水庫(kù)同頻,兩岔河水庫(kù)至控制斷面區(qū)間相應(yīng)；3+500 斷面天然洪水過(guò)程線減去兩岔河水庫(kù)同頻洪水過(guò)程線（即峰對(duì)峰過(guò)程相減）,得到相應(yīng)區(qū)間洪水過(guò)程線,兩岔河水庫(kù)洪水調(diào)節(jié)后過(guò)程線考慮0.5 h洪水傳播時(shí)間與相應(yīng)區(qū)間洪水過(guò)程線疊加,得到3+500 斷面受兩岔河水庫(kù)影響后的洪水過(guò)程線,見(jiàn)圖2,其中洪水傳播時(shí)間按《貴州省暴雨洪水計(jì)算綜述》中下式估算：

圖2 方法一洪水組合過(guò)程線（主干流）

式中：τ為匯流時(shí)間,h；τ坡為坡流時(shí)間,0.3 h～0.5 h；τ槽為槽流時(shí)間,h；L 為主河道長(zhǎng)度,km；V 為平均流速,半山區(qū)地區(qū)采用1.0 m/s。

組合方式二：采用控制斷面與兩岔河水庫(kù)至3+500 斷面區(qū)間同頻,上游兩岔河水庫(kù)相應(yīng)的組合方式,3+500 斷面天然洪水過(guò)程線減去區(qū)間同頻洪水過(guò)程線（峰對(duì)峰減）,得到上游兩岔河水庫(kù)相應(yīng)洪水過(guò)程線,由兩岔河水庫(kù)相應(yīng)洪水調(diào)洪后的下泄洪水過(guò)程線,與同頻區(qū)間洪水過(guò)程線疊加,得到斷面受兩岔河水庫(kù)影響后的洪水過(guò)程線,如圖3 所示（減出的兩岔河相應(yīng)洪水過(guò)程在3+500 斷面位置,則不考慮傳播時(shí)間）。

圖3 方法二洪水組合過(guò)程線（主干流）

最終成果遵循最不利原則：由兩種方法計(jì)算成果表可知,洪水組成最不利組合方法即區(qū)間同頻上游兩岔河水庫(kù)相應(yīng)時(shí)計(jì)算的各斷面受兩岔河水庫(kù)影響后洪水設(shè)計(jì)值較大[2],為本次推薦成果,5 年一遇洪水計(jì)算方法與10 年一致,各組合方式計(jì)算成果見(jiàn)表2。

表2 各控制斷面洪水地區(qū)組成分析計(jì)算成果表

②冷水河（冷水河至舞陽(yáng)河主干流匯合口以上）現(xiàn)狀洪水分析計(jì)算

冷水河匯入舞陽(yáng)河匯合口（命名DM1）斷面受上游印地壩水庫(kù)影響后洪水計(jì)算采用地區(qū)洪水組成法,一是采用DM1與上游印地壩水庫(kù)同頻,印地壩水庫(kù)至DM1 區(qū)間相應(yīng)的組合方式；二是采用DM1 斷面與印地壩水庫(kù)至DM1 斷面區(qū)間同頻,上游印地壩水庫(kù)相應(yīng)的組合方式,計(jì)算成果見(jiàn)表3。

③治理河段控制斷面現(xiàn)狀設(shè)計(jì)洪水成果

主干流受兩岔河水庫(kù)調(diào)蓄作用,冷水河受印地壩水庫(kù)調(diào)蓄作用,冷水河匯合口以上洪峰流量,與主干流洪峰（兩岔河調(diào)蓄后）疊加,得到控制斷面3+500 的現(xiàn)狀設(shè)計(jì)洪峰流量,見(jiàn)表3。

表3 治理河段控制斷面（3+500）現(xiàn)狀設(shè)計(jì)洪水成果

4 洪水成果合理性分析

（1）計(jì)算方法合理：水文站資料不滿足規(guī)范要求,因此根據(jù)其流域特征值采用《貴州省暴雨洪水計(jì)算實(shí)用手冊(cè)》中相關(guān)公式計(jì)算控制斷面天然設(shè)計(jì)洪水方法是合理可行的。

（2）暴雨參數(shù)取值合理：本次采用的設(shè)計(jì)暴雨參數(shù)比與《貴州省暴雨統(tǒng)計(jì)參數(shù)等值線圖》中成果比較,本次采用成果略大,主要是結(jié)合了流域內(nèi)舊州水文站、日州氣象站及上塘雨量站暴雨統(tǒng)計(jì)參數(shù)成果,均值加大是合理的。

（3）符合地區(qū)分布規(guī)律：根據(jù)洪峰計(jì)算成果,10 年一遇洪峰模數(shù)為6.78 m3/（s·km）,與同地區(qū)其他工程相比,模數(shù)偏小一點(diǎn),原因?yàn)閮刹砗铀畮?kù)和印地壩水庫(kù)滯洪作用的影響。與上游段《貴州省舞陽(yáng)河（黃平縣河段）治理工程（舊州鎮(zhèn)段）初步設(shè)計(jì)報(bào)告》（審定本）（中國(guó)電建貴陽(yáng)勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司）中洪水成果洪峰模數(shù)基本一致。

（4）與歷史洪水成果協(xié)調(diào)：從本次調(diào)查的1985 年洪水分析,舊州水文站洪峰流量547 m/s,重現(xiàn)期約10 年一遇,比擬到治理河段控制斷面,歷史洪峰為712 m3/s,與雨洪法計(jì)算的3+500 斷面天然10 年一遇洪峰流量681 m3/s 比較,兩者相差較小于5%,設(shè)計(jì)洪水與歷史調(diào)查洪水接近,可以認(rèn)為本次設(shè)計(jì)洪水成果是合理的。

5 結(jié)語(yǔ)

舞陽(yáng)河干流舊州鎮(zhèn)川心堡至馬家屯段洪水組成分析是眾多工程實(shí)例中比較典型的一個(gè),在實(shí)際的工程設(shè)計(jì)分析計(jì)算中,設(shè)計(jì)人員要具體情況具體分析,結(jié)合工程設(shè)計(jì)要求和流域?qū)嶋H情況,找準(zhǔn)邊界調(diào)節(jié),在復(fù)核水文原理的基礎(chǔ)上,方法靈活運(yùn)用,成果合理采納,才能更好地滿足工程設(shè)計(jì)的要求。