河道治理工程設(shè)計洪水計算方法探討

1、河道治理工程設(shè)計洪水計算方法探討摘要：文章采用水文比擬法、推理公式法、淮上法三種不同的方 法對內(nèi)鄉(xiāng)縣黃水河的設(shè)計洪水進(jìn)行計算，通過合理性比較分析，確定 采用水文比擬法的計算成果，為河道治理下一步的設(shè)計工作提供了扎 實(shí)的水文基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：黃水河；設(shè)計洪水；水文比擬法；推理公式法；淮上法1基本資料黃水河屬長江流域唐白河水系，系湍河右岸支流，發(fā)源于西峽縣 田關(guān)西北雞籠山北側(cè)五斗凹，盤山繞嶺而下，自西北向東南流經(jīng)西峽、 內(nèi)鄉(xiāng)縣，于內(nèi)鄉(xiāng)縣徐坡村匯入湍河。主河道全長43km,流域面積 219km2,河道平均比降1/350,河床一般寬50100mo帶狀河流， 河道彎曲，局部切割嚴(yán)重。黃水河在內(nèi)鄉(xiāng)境內(nèi)全長19

2、.50km,流經(jīng)趙 店、湍東、大橋三個鄉(xiāng)鎮(zhèn)。黃水河流域內(nèi)多年平均降雨量為780mm, 降雨年內(nèi)分配極不均勻，降雨主要集中在6-9月，約占全年降雨量的 62.80%。流域洪水變化主要受暴雨特性及地形等因素影響，洪水漲落 陡峭，一場洪水歷時單峰約2d,連續(xù)洪峰一般約為4d。一場局部暴 雨形成的洪水，是峰形尖瘦的孤峰，若全流域普降暴雨，將形成峰高、 量大、持續(xù)時間長的復(fù)式洪峰，往往給下游帶來嚴(yán)重的洪澇災(zāi)害。根 據(jù)有關(guān)歷史文獻(xiàn)記載，黃水河在建國前發(fā)生較大洪水的年份有1632、 1929年，建國后生較大洪水十余次，其中1964、2979、1996、2010 年的4次洪水災(zāi)害較為嚴(yán)重。根據(jù)防洪標(biāo)準(zhǔn)堤防工程

3、設(shè)計規(guī)范， 結(jié)合黃水河段防洪保護(hù)對象（人口 12萬人，耕地2.60萬hm2,內(nèi)鄉(xiāng) 縣城及2個鄉(xiāng)鎮(zhèn)及重要通訊設(shè)施）的重要性及發(fā)展趨勢，確定防洪標(biāo) 準(zhǔn)為20a 一遇，臨時工程洪水標(biāo)準(zhǔn)為非汛期洪水5a 一遇。2設(shè)計洪水計算根據(jù)水利水電工程設(shè)計洪水計算規(guī)范，確定設(shè)計洪水推求方法。 因黃水河入河口上游2.70km處湍河干流設(shè)有內(nèi)鄉(xiāng)縣水文站，可利用 實(shí)測流量成果采用水文比擬法計算設(shè)計洪水；根據(jù)河南省中小流域 暴雨洪水圖集的規(guī)定，流域面積200km2以下時，可采用推理供水 法計算設(shè)計洪水，流域而積在2005000km2時可采用淮上法計算設(shè) 計洪水。因黃水河入湍河口以上流域面積219km2,略200km2,可

4、 采用推理公式法、淮上法來計算驗(yàn)證設(shè)計洪水，三種不同方法的計算 成果如下。2.1利用水文站資料計算設(shè)計洪水黃水河流域內(nèi)無水文站，在黃水河入河口上游2.70km處湍河干流 設(shè)有內(nèi)鄉(xiāng)縣水文站?，F(xiàn)收集到內(nèi)鄉(xiāng)站1979-2011年實(shí)測洪水資料，資 料系列長度333,滿足規(guī)范要求的系列長度302的要求。根據(jù)河南省 水利廳水文水資源總站1987年7月出版的河南省洪水調(diào)查資料 整編成果，湍河1919年發(fā)生特大洪水，分析內(nèi)鄉(xiāng)站洪峰流量為 8540m3/so根據(jù)南水北調(diào)中線一期工程陶岔至沙河南渠段總干渠河 渠交叉建筑物防洪評價報告（河南省水利勘測設(shè)計院，2005）中分 析，其重現(xiàn)期相當(dāng)于200a 一遇。將加入1

5、919年特大洪水的系列進(jìn)行 按不連續(xù)系列進(jìn)行頻率分析。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)頻率計算成果繪制經(jīng)驗(yàn)頻率曲 線，然后采用目估適線法選定擬合較好的理論頻率曲線（皮爾遜回型）, 根據(jù)頻率分析計算（詳見表2）,湍河內(nèi)鄉(xiāng)水文站20a 一遇設(shè)計流量 為3263m3/So根據(jù)河南靈捷水利勘測設(shè)計研究有限公司2012年編制 的河南省內(nèi)鄉(xiāng)縣湍河北園至徐坡村段段河道治理工程初步設(shè)計報 告，內(nèi)鄉(xiāng)水文站203 遇設(shè)計流量為3030m3/So由洪峰模數(shù)比較表 可以看出：黃水河203 遇洪峰模數(shù)為2.17m3/s/km2；湍河河道治 理中20a 一遇洪峰模數(shù)為2.01m3/s/km2o洪峰模數(shù)相對誤差為7.69%。 兩者計算方法相同，河

6、道設(shè)計中采用的是1979-2006年共28a內(nèi)鄉(xiāng)水 文站實(shí)測洪水資料系列，黃水河設(shè)計中對以上洪水資料系列進(jìn)行延長, 采用的是1979-2011年共33a內(nèi)鄉(xiāng)水文站實(shí)測洪水資料系列，并考慮 T 1919年特大洪水。從計算結(jié)果可以看出，資料系列延長后，洪峰 模數(shù)約增大了 7.69%,變化不大。因此，工程設(shè)計洪水計算成果是合 理的?？紤]到河道治理計算成果己經(jīng)河南省水利廳審批通過并應(yīng)用于 湍河治理中，為保持水文成果一致性，采用河道治理的洪水成果：即 湍河內(nèi)鄉(xiāng)水文站20a 一遇設(shè)計流量為3030m3/So根據(jù)內(nèi)鄉(xiāng)水文站的 洪水計算結(jié)果，以內(nèi)鄉(xiāng)水文站為參證站采用水文比擬法推求得設(shè)計斷 而洪峰流量，即黃水河

7、入湍河口處20a 一遇設(shè)計流量為1155m3/so2.2利用推理公式法計算設(shè)計洪水黃水河入湍河口以上流域面積219km2,略200km2,故可以用推 理公式法來計算驗(yàn)證設(shè)計洪水。主要根據(jù)河南省中小流域設(shè)計暴雨 洪水集（2984年20月）及配套的推理公式法進(jìn)行計算，暴雨參數(shù) 查2005年河南省水文水資源局河南省暴雨參數(shù)圖集。3設(shè)計洪水成果比較水文比擬法、推理公式法、淮上法三種算法的計算結(jié)果見表2o 由計算成果可以看出，推理公式法與水文比擬法的計算成果的相對誤 差為1.39%,淮上法與水文比擬法計算成果的相對誤差為20.35%。4結(jié)論結(jié)合以上三種計算方法得到的設(shè)計洪水結(jié)果分析，并根據(jù)水規(guī)總 院中小河流治理工程初步設(shè)計指導(dǎo)意見，“參照水利水電工程設(shè)計 洪水計算規(guī)范，結(jié)合具體資料情況，選擇合適的設(shè)計洪水計算方法。 當(dāng)工程地址及上、下游附近有較長實(shí)測洪水流量資料時，可優(yōu)先采用 頻率分析計算方法，直接推求設(shè)計洪水，設(shè)計洪水采用水文比擬法 計算成果，即黃水河入湍河口 20a 一遇洪水洪峰流量1155m3/so同