余賢潮

（安徽省黃山水文水資源局,安徽 黃山 245000）

1 基本情況

1.1 流域概況

1.1.1 流域自然地理概況

本流域地處皖南山區(qū)黃山南麓,平均高程為523 m,最高點(diǎn)尖嶺海拔1431.8 m。境內(nèi)山巒起伏,大部分由巖石構(gòu)造組成,屬高山區(qū)地貌,河溝較長(zhǎng),溝壑交錯(cuò),歷年從未斷過流。儒村上游支流發(fā)源地為尖嶺,另外,在源頭河上游有一海拔1240 m的山峰,整個(gè)流域北高南低,主山脈呈北南走向。

地質(zhì)分布情況：其中以千枚長(zhǎng)石砂巖,砂質(zhì)千枚巖和粉砂巖夾砂質(zhì)頁(yè)巖,石英粉砂巖,粉砂巖及砂巖黑色泥巖、灰?guī)r、泥質(zhì)條帶砂巖黑白相間條狀硅質(zhì)巖暗綠色冰磧泥礫巖為主,間雜有部份深灰,灰黑色薄一中層含硅質(zhì)泥巖,黑色薄層炭質(zhì)硅質(zhì)泥巖和少量的石英閃長(zhǎng)粉巖脈。本站以上流域以黃紅壤,壤質(zhì)土為主,另有部份石灰?guī)r粘質(zhì)土及少量的黃紅壤,黃壤砂質(zhì)土,石灰?guī)r粘質(zhì)水稻土,河流沖積,洪積壤質(zhì)水稻土和重礫石,黃紅壤粘質(zhì)土。

測(cè)站以上流域植被較好,林木茂盛, 基本上是以闊葉林為主,伴有松、竹、茶及灌木叢。植被覆蓋率為80%；荒山面積占總面積的5.84%；其它部份（包括未成林地、苗圃地、灌木林地）面積占總面積的4.99%。

1.1.2 測(cè)站基本情況

新亭水文站位于黃山南麓、錢塘江流域新安江水系橫江支流峽溪河上。站址在休寧縣海陽(yáng)鎮(zhèn)新亭村,于1970年12月設(shè)站觀測(cè)至今。流域面積184 km2,河長(zhǎng)44.8 km,河道坡度6.42‰,流域坡度69.1 dm/km2,流域平均寬度4.1 km,形狀系數(shù)0.092。流域形狀為狹長(zhǎng)形,河床切割較深。測(cè)驗(yàn)斷面上游約15華里處有貴溪河匯入,50 華里左右有源頭河、樟坑河匯入。

本站實(shí)測(cè)最高水位為8.47 m（1973 年6 月21 日）,最低水位為2.64 m（1978 年9 月4 日）；實(shí)測(cè)最大流量1310 m3/s（1973年6月21日）,最小流量0.009 m3/s（1978 年9 月4 日）。

本站采用凍結(jié)基面,凍結(jié)基面（假定基面）+159.800 m=黃?；?。

1.1.3 水利工程概況

測(cè)站以上流域?qū)偻钅仙絽^(qū),各支流上游共有191 個(gè)山塘,總庫(kù)容為46.655 萬(wàn)m3,灌溉面積1.126 萬(wàn)畝,塘壩率=46.655/184=0.2536。流域內(nèi)共有抽水站13 座,裝機(jī)總?cè)萘繛?68 kW,總灌溉面積0.168 萬(wàn)畝。上游20 km處有?。ǘ┬退畮?kù)一座,集水面積0.24 km2,總庫(kù)容14.7×104m3,灌溉面積400 畝。

1.2 測(cè)站概況

新亭水文站設(shè)立于1970 年12 月,屬錢塘江流域新安江水系,基本水文站,三類精度水文站。該站位于安徽省黃山市休寧縣海陽(yáng)鎮(zhèn)新亭村,集水面積184 km2,為皖南山區(qū)100 km2~200 km2小河站,測(cè)驗(yàn)河段順直長(zhǎng)度約300 m,上游約500 m有彎道,下游400 m有彎道,對(duì)高水起控制作用。下游50 m~100 m處有淺灘,對(duì)低水起控制作用,低水河寬約30 m,高水時(shí)河寬約80 m,河道內(nèi)生長(zhǎng)狗尾狀水草,因數(shù)量較少,故不影響測(cè)驗(yàn)。灘地生芭茅草及楊樹叢,中水時(shí)影響較大,左岸山坡生長(zhǎng)灌木叢；右岸茶園直至山腰。左岸為巖石組成,右岸為沙卵石組成。主槽河底為巖石,緊靠左岸山邊及右邊為碰卵石,因有芭茅草叢及楊樹叢保護(hù),歷年變化不大,在中偏低水位時(shí)有一串溝。

1.3 水文分析情況

1.3.1 徑流系數(shù)分析

根據(jù)計(jì)算,新亭站平均徑流系數(shù)為0.796。一般,當(dāng)初始土壤含水量越大,徑流系數(shù)也越大。當(dāng)40≤W0≤80時(shí),徑流系數(shù)在0.4~0.6 左右；當(dāng)80＜W0≤100 時(shí),徑流系數(shù)在0.6~0.8 之間；當(dāng)100＜W0≤120時(shí),徑流系數(shù)在0.8~0.96 之間。

1.3.2 洪峰滯時(shí)分析

統(tǒng)計(jì)洪水主降雨結(jié)束到洪峰出現(xiàn)的時(shí)間。當(dāng)雨強(qiáng)較大、降雨集中時(shí),洪峰滯時(shí)在1 h~2 h,當(dāng)雨強(qiáng)較小,降雨間斷時(shí),洪峰滯時(shí)在3 h~4 h。當(dāng)暴雨中心在上游時(shí),洪峰滯時(shí)在3 h~4 h,當(dāng)暴雨中心在下游時(shí),洪峰滯時(shí)在1 h~2 h。

1.3.3 洪水頻率分析

新亭站洪水頻率計(jì)算成果見表1。防洪標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇。

表1 新亭站洪水頻率計(jì)算成果表

2 計(jì)算分析

2.1 設(shè)計(jì)流量計(jì)算

新亭水文站擁有49 年實(shí)測(cè)流量資料,根據(jù)新亭水文站1971 年~2019 年洪峰流量系列資料進(jìn)行排頻分析計(jì)算,計(jì)算得新亭水文站10 年、20 年、50 年一遇設(shè)計(jì)洪峰流量分別為848 m3/s、1060 m3/s、1320 m3/s。新亭水文站頻率分析見圖1。

圖1 新亭水文站年最大流量頻率曲線

2.2 設(shè)計(jì)流量計(jì)算成果復(fù)核

2.2.1 經(jīng)驗(yàn)公式推求設(shè)計(jì)洪水

經(jīng)驗(yàn)公式法是根據(jù)有實(shí)測(cè)水文資料的水文站年最大流量頻率計(jì)算的成果和流域幾何特征參數(shù),建立設(shè)計(jì)洪峰流量與流域面積和河道坡度的相關(guān)關(guān)系,得出經(jīng)驗(yàn)公式,供無(wú)資料地區(qū)設(shè)計(jì)洪水計(jì)算用。根據(jù)《黃山水文手冊(cè)》中的流域面積200 km2以下地區(qū)的計(jì)算公式如下：

其中F為流域面積（km2）。

根據(jù)公式計(jì)算,頻率為2%、5%、10%的設(shè)計(jì)洪峰流量分別為1340 m3/s、1070 m3/s、852 m3/s。

2.2.2 推理公式法推求設(shè)計(jì)洪水

推理公式法是由暴雨間接推求設(shè)計(jì)洪水的方法之一,由于它存在對(duì)降水徑流成因的一些假定和概化因素只適用于小流域。新亭水文站集水面積184 km2,所以該種方法適用。

推理公式法洪峰流量計(jì)算公式：

式中：Q為最大流量,m3/s； 為洪峰徑流系數(shù)；S為暴雨雨力,mm/h；τ為流域匯流時(shí)間,h；n為暴雨衰減指數(shù)；F為流域面積,km2。

根據(jù)公式計(jì)算,頻率為2%、5%、10%、的設(shè)計(jì)洪峰流量分別為1220 m3/s、1050 m3/s、893 m3/s。

2.3 設(shè)計(jì)流量成果合理性分析

設(shè)計(jì)流量計(jì)算成果與設(shè)計(jì)流量計(jì)算復(fù)核成果相對(duì)誤差較小,本次新亭站設(shè)計(jì)洪峰流量采用設(shè)計(jì)流量計(jì)算成果,見表2。

表2 新亭站設(shè)計(jì)流量計(jì)算成果分析表

2.4 設(shè)計(jì)水位推求

2.4.1 歷史水位流量關(guān)系線

新亭水文站測(cè)驗(yàn)河段上下游100 m范圍基本順直,主槽寬約40 m,水位4.8 m漫灘,漫灘后主槽寬約60 m。主槽由卵石組成,右岸灘地由沙卵石組成,低水受沖淤變化影響。基本無(wú)水草生長(zhǎng)。測(cè)流斷面上游約60 m處急灘和彎道,下游100 m處有淺灘,對(duì)低水起控制作用；下游200 m處有大彎道,對(duì)中高水起控制作用。水位流量關(guān)系多呈單一線和臨時(shí)曲線型。

圖2 新亭水文站2020年斷面圖（單位：m）

根據(jù)新亭站設(shè)計(jì)洪峰流量和1996 年水位流量關(guān)系曲線（圖3）,查線得新亭站10 年、20 年、50 年一遇設(shè)計(jì)水位分別為 7.5 m、8.0 m、8.5 m。

圖3 新亭水文站1996年水位流量關(guān)系曲線

表3 查歷史洪水水位流量關(guān)系曲線水位

2.4.2 近年水位流量關(guān)系延長(zhǎng)

由于新亭站河道的沖刷變化,主槽相較于1996 年斷面變化較大,參考新亭站1996 年水位流量關(guān)系曲線和近幾年較高洪水的水位流量關(guān)系曲線,繪制出綜合水位流量關(guān)系曲線,查線得新亭站10 年、20 年、50 年一遇設(shè)計(jì)水位分別為 7.2 m、7.7 m、8.3 m。新亭站歷年斷面圖見圖4,歷年水位流量關(guān)系曲線見圖5。

表4 查歷年綜合水位流量關(guān)系曲線水位

圖4 新亭水文站歷年斷面圖

圖5 歷年綜合水位流量關(guān)系曲線

3 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)上述可知,新亭站10 年、20 年、50 年一遇設(shè)計(jì)洪峰流量分別為848 m3/s、1060 m3/s ,1340 m3/s,相應(yīng)設(shè)計(jì)水位分別為 7.1 m、7.6 m、8.3 m。新亭站實(shí)測(cè)最大洪峰流量為1310 m3/s,發(fā)生于1973年6月21日,接近于50年一遇設(shè)計(jì)洪水。

文章對(duì)新亭水文站特征水位的計(jì)算分析方法,可以運(yùn)用到與此條件相似的水文站點(diǎn),根據(jù)其洪水特性和防御標(biāo)準(zhǔn)等綜合確定,為河道管理,水資源調(diào)度與利用、制定應(yīng)急預(yù)案和防洪方案提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。