許 生 祁詣恒 宋 強(qiáng) 楊青森

（1.宿遷市水務(wù)勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限公司 宿遷 223800 2.江蘇省駱運(yùn)水利工程管理處 宿遷 223800）

近年來(lái)，我國(guó)水利工程建設(shè)成效顯著，大江大河防洪能力顯著提升。然而，目前防洪體系存在的短板和薄弱環(huán)節(jié)不容忽視，特別是中小河流防洪標(biāo)準(zhǔn)較低已經(jīng)成為防汛抗洪的凸出“短板”。中小河流流域面積雖小，但地形地貌復(fù)雜、匯流快，防洪難度很大，對(duì)區(qū)域防洪安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅，加強(qiáng)中小河流治理勢(shì)在必行。

1 流域概況

安東河是淮河水系洪澤湖周邊地區(qū)的骨干排澇河道，河道起于太皇河南堤，向南通過(guò)泗河地涵，之后向東至三岔河，與徐洪河并行成二河三堤，在顧勒河口入洪澤湖，河道全長(zhǎng)49.97km，流域面積351.33km2，其中平原154.94km2，崗地58.75km2，圩區(qū)137.64km2，主要支流有小鮑河、王溝河、太平河等。

2 設(shè)計(jì)洪水分析

由于安東河流域缺少實(shí)測(cè)流量資料，擬采用暴雨資料推求設(shè)計(jì)洪水，按照暴雨洪水形成的過(guò)程，設(shè)計(jì)洪水推求分設(shè)計(jì)暴雨、設(shè)計(jì)凈雨、設(shè)計(jì)洪水三步進(jìn)行。

2.1 設(shè)計(jì)暴雨分析

設(shè)計(jì)暴雨采用流域中心泗洪站1957—2011年共55年實(shí)測(cè)降雨資料，用經(jīng)驗(yàn)頻率初估統(tǒng)計(jì)參數(shù)，采用P-III 型曲線進(jìn)行擬合，求得不同頻率下的最大一日和最大三日雨量。

最大一日設(shè)計(jì)暴雨：均值97.16mm，Cv=0.46，Cs=3.5Cv，采用目估適線法，考慮工程安全，通過(guò)調(diào)整Cv值，使得頻率曲線兼顧雨量較大值，同時(shí)保證采樣點(diǎn)沿曲線兩側(cè)均勻分布，經(jīng)過(guò)調(diào)整，取Cv=0.5，Cs=3.5Cv。

最大三日設(shè)計(jì)暴雨：均值133.55mm，Cv=0.52，Cs=3.5Cv，采用目估適線法，考慮工程安全，通過(guò)調(diào)整Cv值，使得頻率曲線兼顧雨量較大值，同時(shí)保證采樣點(diǎn)沿曲線兩側(cè)均勻分布，經(jīng)過(guò)調(diào)整，取Cv=0.55，Cs=3.5Cv。

根據(jù)暴雨均值Ex、偏態(tài)系數(shù)Cs、變差系數(shù)Cv，推算點(diǎn)設(shè)計(jì)暴雨，再根據(jù)《江蘇省暴雨洪水圖集》查各歷時(shí)點(diǎn)面折算系數(shù)K，推求面設(shè)計(jì)暴雨。

2.2 設(shè)計(jì)凈雨分析

安東河流域根據(jù)產(chǎn)流特性分為山丘平原區(qū)和圩區(qū)，面積分別為213.69km2、137.64km2。根據(jù)產(chǎn)流特性不同，按照山丘平原區(qū)、圩區(qū)分別計(jì)算。

2.2.1 山丘平原區(qū)

根據(jù)山丘平原區(qū)地類現(xiàn)狀，將下墊面分為旱地（68.5%）、水稻田（24%）、坑塘（7.5%），根據(jù)各下墊面的特征、所占比例及不同的產(chǎn)流規(guī)律，分別進(jìn)行產(chǎn)流分析，將各類下墊面的凈雨成果根據(jù)面積比例加權(quán)平均后得到綜合凈雨。根據(jù)《江蘇省水文手冊(cè)》《江蘇省暴雨洪水圖集》對(duì)設(shè)計(jì)凈雨進(jìn)行時(shí)程分配。

2.2.2 圩區(qū)

根據(jù)圩區(qū)地類現(xiàn)狀，將圩區(qū)下墊面分為旱地（32%）、水稻田（60%）、坑塘（8%），根據(jù)各下墊面的特征、所占比例及不同的產(chǎn)流規(guī)律，分別進(jìn)行產(chǎn)流分析，將各類下墊面的凈雨成果根據(jù)面積比例加權(quán)平均后得到綜合凈雨。

2.3 設(shè)計(jì)洪水分析

2.3.1 山丘平原區(qū)

（1）方法一：山丘、平原分別單獨(dú)計(jì)算

①山丘區(qū)流量

采用瞬時(shí)單位線法。根據(jù)《江蘇省暴雨洪水圖集》，蘇北山丘區(qū)m1=2.4（F/J）0.28。山丘區(qū)降雨采用24h 暴雨，取m2=1/3 查山丘區(qū)瞬時(shí)單位線與2h單位線關(guān)系表，得出2h 瞬時(shí)單位線，用面凈雨過(guò)程卷積得山丘區(qū)設(shè)計(jì)洪峰及設(shè)計(jì)流量過(guò)程線。

水庫(kù)調(diào)蓄。流域內(nèi)山丘區(qū)共有路口（0.88km2）、丁崗（1.87km2）2 座水庫(kù)，均為小型水庫(kù)，總集水面積2.75km2。根據(jù)水庫(kù)自身的匯水面積和所在流域的集水面積，計(jì)算水庫(kù)對(duì)洪水峰值的調(diào)節(jié)作用。設(shè)水庫(kù)的綜合調(diào)節(jié)系數(shù)為Kk=0.5，削峰系數(shù)Ku計(jì)算公式如下：

Ku=1-（1-Kk）×Fk/F

式中：Fk—小水庫(kù)控制的面積；

F—匯流面積。

調(diào)整后的最大洪峰流量Q山丘=Ku×Q山丘'。

②平原區(qū)流量

采用瞬時(shí)單位線法。根據(jù)《江蘇省暴雨洪水圖集》，蘇北平原區(qū)：m1=2.94（F/J）0.35，由于計(jì)算中m1值超出2h 單位線關(guān)系表上限值，因此采用3d 暴雨。取m2=1/2 查平原區(qū)瞬時(shí)單位線與6h 單位線關(guān)系表，得出6h 瞬時(shí)單位線，用面凈雨過(guò)程卷積得平原區(qū)設(shè)計(jì)洪峰及設(shè)計(jì)流量過(guò)程線。

平原區(qū)削峰。安東河平原區(qū)為農(nóng)區(qū)，考慮允許地表滯水24h，根據(jù)m1值，查《江蘇省暴雨洪水圖集》進(jìn)行削峰，得到平原區(qū)設(shè)計(jì)流量。

③山丘平原區(qū)設(shè)計(jì)流量

山丘平原區(qū)設(shè)計(jì)流量根據(jù)前述得到的山丘和平原流量疊加得出。

經(jīng)計(jì)算，安東河閘處山丘平原區(qū)10年一遇流量290.9m3/s，20年一遇流量407.1m3/s。

（2）方法二：山丘平原作為混合區(qū)計(jì)算

采用瞬時(shí)單位線法。根據(jù)《江蘇省暴雨洪水圖集》，蘇北山丘、平原混合區(qū)參數(shù)m1計(jì)算公式：當(dāng)P=10%時(shí)，m1=4.3（F/J）0.28；當(dāng)P=5%時(shí)，m1=3.2（F/J）0.28。山丘平原混合區(qū)降雨采用24h 暴雨。取m2=1/3 查山丘區(qū)瞬時(shí)單位線與2h 單位線關(guān)系表，得出2h 瞬時(shí)單位線，用面凈雨過(guò)程卷積得山丘平原混合區(qū)設(shè)計(jì)洪峰及設(shè)計(jì)流量過(guò)程線。

采用平原區(qū)削峰。考慮允許地表滯水為24h，根據(jù)m1值，查《江蘇省暴雨洪水圖集》進(jìn)行削峰，得到混合區(qū)削峰流量。

經(jīng)計(jì)算，安東河閘處山丘平原區(qū)10年一遇流量213.5m3/s，20年一遇流量352.1m3/s。

（3）流量成果分析及選用

將兩種方法計(jì)算的設(shè)計(jì)流量成果與已有的《泗洪縣安東河節(jié)制閘除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)》成果進(jìn)行對(duì)比，見表1。

表1 兩種方法設(shè)計(jì)流量對(duì)比表（單位：m3/s）

根據(jù)分析可知，方法一山丘、平原區(qū)單獨(dú)計(jì)算，沒(méi)有考慮山丘、平原區(qū)匯流的相互影響，流量成果較大，比《安東河閘初設(shè)》水文計(jì)算成果大26%～35%。方法二采用混合區(qū)進(jìn)行計(jì)算，考慮了山丘、平原區(qū)匯流的相互影響，成果更科學(xué)合理，與《安東河閘初設(shè)》水文計(jì)算成果誤差在10%以內(nèi)?？紤]河道水文成果一致性，山丘平原區(qū)設(shè)計(jì)流量采用方法二計(jì)算成果。

2.3.2 圩區(qū)流量

圩區(qū)設(shè)計(jì)流量，按照10年一遇一日暴雨兩日排出，每天開機(jī)20h 進(jìn)行計(jì)算。

（1）抽排模數(shù)

圩區(qū)排澇模數(shù)計(jì)算公式為：

式中：M—設(shè)計(jì)排澇模數(shù)，m3/s/km2；

R—設(shè)計(jì)凈雨量，mm；

T—排澇歷時(shí)，d；

t—泵站在1d 內(nèi)的運(yùn)行時(shí)間，h。

（2）抽排流量

Q圩=M×F圩

式中：Q圩—圩區(qū)設(shè)計(jì)流量，m3/s；

M—排澇模數(shù)，因圩區(qū)抽排能力所限，20年一遇排澇模數(shù)同10年一遇排澇模數(shù)；

F圩—圩區(qū)面積，km2。

各節(jié)點(diǎn)圩區(qū)流量見表2。

表2 安東河設(shè)計(jì)流量成果表

2.3.3 設(shè)計(jì)流量成果

綜上所述，安東河流域各節(jié)點(diǎn)不同頻率設(shè)計(jì)流量按下式進(jìn)行疊加：

Q設(shè)計(jì)10%=Q混合10%+Q圩區(qū)10%

Q設(shè)計(jì)5%=Q混合5%+Q圩區(qū)10%

安東河設(shè)計(jì)流量成果詳見表2。

3 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)采用設(shè)計(jì)暴雨推求安東河設(shè)計(jì)洪水，設(shè)計(jì)洪水計(jì)算過(guò)程中，分別采用山丘、平原單獨(dú)計(jì)算和將山丘、平原作為混合區(qū)計(jì)算兩種方法推算安東河設(shè)計(jì)洪水成果，并與已有的水文成果進(jìn)行對(duì)比分析，最終得到安東河20年一遇設(shè)計(jì)流量為452.6m3/s，為安東河河道治理提供了理論依據(jù)，同時(shí)也為類似河道設(shè)計(jì)洪水分析提供參考■