曹 菀，李 鵬

（1.陜西省商洛市水電勘測設計院，陜西 商洛 726300；2.陜西省商洛市水利水電工程公司，陜西 商洛 726300）

1 概況

丹江一級支流資峪溝，發(fā)源于商洛市丹鳳縣資峪鎮(zhèn)何家店村分水嶺，由西北向東南流經(jīng)資峪鎮(zhèn)的何家店、寬坪、麻地坪等村，匯入丹江。干流長28 km，流域面積147 km2，平均比降23.6‰。該流域上無調(diào)節(jié)水庫。為了提高當?shù)胤篮槟芰?，本次?guī)劃的丹鳳縣資峪溝防洪治理工程涉及資峪鎮(zhèn)的何家店、寬坪村、店子村3個村，洪水影響區(qū)內(nèi)共2105人，耕地1270畝，鄉(xiāng)級機關及企事業(yè)單位9所，治理河道總長3550 m。為了確保堤防科學設計，需對工程處洪水進行分析計算。

2 流域暴雨洪水特性

本次設防范圍為資峪鎮(zhèn)何家店村～店子村段的3個村，位于資峪溝干支流左右岸。該段河道上窄下寬、河谷呈“U”型，洪水陡漲陡落，其暴雨洪水特性主要表現(xiàn)在以下幾個方面:

2.1 季節(jié)性非常強

資峪溝流域屬東南季風暖溫帶過度性氣候區(qū)，多年平均降水量692.8 mm，降雨季節(jié)分布不均勻，主要集中在7、8、9三個月，約占全年降水量的50%，一般多在6月中旬至9月中旬發(fā)生重特大暴雨災害。

2.2 突發(fā)性比較強

資峪溝河流蜿蜒曲折，溝壑縱橫，谷嶺相間，由于地形特殊，山高坡陡，溪河狹窄，高強度降雨短時形成超標準洪水，易造成局部人力難以抗拒的自然災害。

2.3 以局部性為主，發(fā)生頻率較高

資峪溝流域地處南北交界處，局部小氣候顯著，垂直變化和區(qū)域差異較大，局部地區(qū)暴雨山洪、泥石流、滑坡體等自然災害頻發(fā)，尤其在局部多發(fā)生超量級的暴雨洪水災害。山區(qū)的洪澇災害一般產(chǎn)生于大暴雨，時降雨超過30 mm或日降雨超過100 mm，就極可能引起洪澇災害。據(jù)資料統(tǒng)計，丹鳳縣資峪鎮(zhèn)進入20世紀90年代以后，洪澇災害更加頻繁，平均每年發(fā)生4~5次大的暴雨災害。

2.4 災害造成的損失慘重，恢復難度極大

由于特定的自然地理環(huán)境，每遇暴雨，不僅山洪暴發(fā)，河水泛濫成災，而且伴有山體滑坡等地質(zhì)災害，造成房屋倒塌、人員傷亡，水利、交通、通信、電力等基礎設施極度毀壞，農(nóng)田淹沒，糧食無收，多種自然災害形式交織在一起，損失巨大。因災死亡近百人，造成了嚴重的經(jīng)濟損失，因山區(qū)財政困難，災后政府只能拿出少量錢來安排災民的吃、穿、住問題，水毀修復難度極大。

3 防洪工程設計洪水分析

資峪溝流域內(nèi)無水文站，屬無實測水文資料地區(qū)。因此，本次設計擬采用《商洛地區(qū)實用水文手冊》提供的推理公式法、匯水面積相關法、綜合參數(shù)法及魚嶺水庫計算成果比擬法分別進行設計洪水計算。

3.1 推理公式法推求設計洪水

資峪溝流域控制面積147 km2，根據(jù)《商洛地區(qū)實用水文手冊》，設計暴雨歷時取12 h。查《商洛地區(qū)實用水文手冊》提供的年最大1 h、3 h、6 h、12 h、點雨量均值等值線圖和變差系數(shù)Cv等值線圖，得不同歷時流域中心的暴雨量均值H和變差系數(shù)Cv，采用Cs=3.5Cv查P－Ⅲ型頻率曲線模比系數(shù)KP值表，利用公式Hp=KpH計算不同頻率不同歷時的面暴雨量Htp，并利“手冊”提供的點面折算系數(shù)公式計算的不同重現(xiàn)期的設計面暴雨量HtB，計算結果見表1。

表1 不同頻率不同歷時面暴雨量計算表 單位：mm

資峪溝流域處于長江流域丹江中游區(qū)，適合蓄滿產(chǎn)流，由《商洛地區(qū)實用水文手冊》查得，Im＝80 mm，前期影響雨量為53.33 mm，則在暴雨過程上一次扣除初損雨量I0=Im-Pa=26.67 mm，求得不同頻率暴雨的產(chǎn)流過程。根據(jù)《商洛地區(qū)實用水文手冊》，潛流量占產(chǎn)流總量∑R的20%，各時段采用平均扣損，從產(chǎn)流過程中減去潛流過程即得地面凈雨過程。然后采用暴雨資料推求法進行匯流計算。經(jīng)量算沿主河槽從出口斷面至分水嶺的最長距離28.0km，沿流程L的平均比降23.6‰。采用圖解法推求不同頻率的洪峰流量，將t～Qm和Qm～τ關系曲線繪制在同一張坐標紙上，如圖1、2、3，兩條曲線交點的縱坐標即為洪峰流量，橫坐標為匯流歷時。潛流按等腰三角形計算，潛流過程的起點與地面徑流過程的起點對應，峰值位于地面徑流過程的終點，Q潛以后的潛流量，按對稱分布計入，基流按等流量加入。經(jīng)計算，推理公式法推求資峪溝各頻率下洪峰流量的結果見表2。

圖1 何家店村段Qm～τ和t～Qm關系曲線圖

圖2 寬坪村段Qm～τ和t～Qm關系曲線圖

圖3 店子村段Qm～τ和t～Qm關系曲線圖

3.2 匯水面積相關法

根據(jù)商洛地區(qū)水文、氣象和地形、地貌、土壤、植被等自然地理特點，并照顧流域，將全地區(qū)分為六個匯水分區(qū)：即洛河、丹江上游、丹江中游、丹江下游、金錢河、旬河、乾佑河，而本區(qū)域處于丹江中游游區(qū)，n＝0.612。根據(jù)《商洛地區(qū)實用水文手冊》提供的洪峰流量經(jīng)驗公式，采用匯水面積相關法計算得設計洪峰流量見表2。

3.3 綜合參數(shù)法

“手冊”提供的丹江分區(qū)綜合經(jīng)驗指數(shù)為n=0.61、α=0.0255、β=0.593，查“手冊”提供的“年最大6小時點雨量均值等值線圖”得流域中心均值P6h=44 mm，查“手冊”提供的“年最大6小時點雨量變差系數(shù)Cv等值線圖”得流域中心Cv＝0.54，采用Cs＝3.5Cv，利用綜合參數(shù)法公式求得不同重現(xiàn)期的資峪溝洪峰流量計算結果見表2。

3.4 魚嶺水庫設計洪水計算成果

根據(jù)《陜西省魚嶺水庫除險加固工程初步設計報告》水文章節(jié)內(nèi)容可知，魚嶺水庫20年一遇設計洪峰流量為646 m3/s，10年一遇設計洪峰流量為460 m3/s。將魚嶺水庫設計洪水計算成果，依據(jù)水文比擬法：Q設=(F設/F參)^（2/3）×Q參，比擬至工程區(qū)，確定各區(qū)段設計洪水見表2。

3.5 洪峰流量合理性分析

4種方法推求出的資峪溝的不同頻率洪峰流量成果匯總于表2。

表2 不同方法設計洪峰流量匯總表

從表2可以看出，前三種公式均采用《商洛地區(qū)實用水文手冊》，計算成果相差較小。資峪溝為山區(qū)性河流，其暴雨是產(chǎn)生洪水的主要原因。推理公式法是使用《暴雨洪水圖集》中總結地區(qū)實測暴雨洪水資料分析出來的暴雨—洪水關系進行計算，較多的采用了流域的特征值和經(jīng)驗參數(shù)，既代表了區(qū)域洪水的共性，又突出了計算流域洪水的特性，成果精確度相對較高。魚嶺水庫計算成果采用瞬時單位線法，再用此方法比擬至工程區(qū)，精度較差。再者，老君河流域面積262.0 km2與資峪溝流域面積147 km2相差較大，且兩流域條件相差較大。故只作為比較值，不采用此結果。本次山洪溝治理，主要是防御暴漲暴落的洪水，綜合考慮，設計洪水采用推理公式法計算結果。

為了復核《商洛地區(qū)實用水文手冊》推理公式法的可靠性，又采用《陜西省中小河流域設計暴雨洪水圖集》重新計算?！蛾兾魇≈行『恿饔蛟O計暴雨洪水圖集》與《商洛地區(qū)實用水文手冊》在推理公式上只有雨型，匯流參數(shù)（商洛m=1.02；省m=1.06），潛流計算公式上略有不同（商洛，通過《陜西省中小河流域設計暴雨洪水圖集》上參數(shù)得出的資峪溝各頻率下洪峰流量推求成果見表3。

表3 《陜西省洪水圖集》推理公式法推求資峪溝各頻率下洪峰流量成果表

經(jīng)復核《商洛地區(qū)實用水文手冊》與《陜西省中小河流域設計暴雨洪水圖集》推理公式法計算成果相差較小，故《商洛地區(qū)實用水文手冊》計算成果較合理。根據(jù)堤防工程區(qū)不同情況，何家店村段、店子村段設防標準為10年一遇，其洪峰流量分別為93 m3/s、282 m3/s，寬坪村段設防標準為20年一遇，洪峰流量為206m3/s。

4 結語

資峪溝兩岸為大片村鎮(zhèn)、農(nóng)田，沒有標準有效的防洪堤防，資峪溝為丹江一級支流，該流域上無水庫。丹鳳縣資峪溝防洪治理工程共分為3段，自上而下為何家店村段、寬坪村段、店子村段，下游終點控制的流域面積分別為：27 km2、55 km2、147 km2，治理河段總長3550 m。為了確保堤防工程科學建設，采用4種方法，對不同堤防段的設防洪水進行了計算分析，并進行了驗證，最終確定推理公式法求的結果最為準確。該工程完成后，堤防防洪標準將由現(xiàn)在的不足5年、10年一遇提高到10年、20年一遇，可有效地保證當?shù)匕踩?/p>