郭 敏

（貴州水利科技開發(fā)有限責任公司,貴州 貴陽 550000）

0 引言

由于舞陽河舊州鎮(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,造成巨大的經(jīng)濟損失,因此舞陽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,1 座?。ㄒ唬┬退畮?；洪水組合復(fù)雜,設(shè)計洪水計算成果的準確性對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),起點為川心堡村已建防洪堤末端,終點為馬家屯村龍王閣攔水堰正常回水末端,治理長度3.5 km,保護人口1000 人,保護耕地1500 畝。

2 流域概況

舞陽河為沅江一級支流,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)遠縣、岑鞏縣及玉屏縣,由玉屏縣進入湖南省。在貴州省境內(nèi)全長258.4 km,全流域面積6474 km2,平均比降1.8‰,治理河段終點斷面3+500 以上流域面積467.5 km2,主河道長49.7 km,平均比降8‰,治理終點斷面以上流域內(nèi)有三座水庫,分別為舞陽河支流紅梅河上洋碼頭水庫,舞陽河干流上兩岔河（舞陽湖）水庫,和支流冷水河上印地壩水庫,見圖1。

圖1 舞陽河川心堡至馬家屯段治理河段流域水系圖

兩岔河（舞陽湖）水庫位于舞陽河上游舊州鎮(zhèn),水庫調(diào)節(jié)性能為多年調(diào)節(jié)水庫。壩址以上集水面積256 km2,水庫總庫容6320 萬m3,正常蓄水位724.00 m,防洪限制水位720.00 m,其防洪庫容3200 萬m3,水庫溢流方式有溢洪道,閘門控制的泄洪洞,根據(jù)水情,控制啟動泄洪洞泄洪,庫水位到達724.0 m,溢洪道參與泄洪。當來水逐漸減小,水庫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,直到水庫水位回落至限水位720.0 m,標志一次洪水過程結(jié)束。

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

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

3 治理河段設(shè)計洪水計算

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、漲峰歷時短等山區(qū)性河流的特點。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算

離治理河段最近的舊州水文站從1982 年開始有洪水資料,但從1996 年開始,其年最大洪峰受兩岔河水庫調(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《貴州省暴雨洪水計算實用手冊》及其修訂本的雨洪計算（修訂）公式推求舞陽河上游川心堡至馬溪屯天然設(shè)計洪峰流量,采用地區(qū)洪水組成法計算受兩岔河水庫、印地壩水庫影響后洪峰流量。

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《貴州省暴雨洪水計算實用手冊》（修訂本）方法,進行控制斷面處的設(shè)計洪水計算。

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

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

式中：Qp為設(shè)計頻率為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除險加固工程初步設(shè)計報告》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 小時設(shè)計雨量,mm。

（3）現(xiàn)狀洪水成果分析計算

由于治理河段上游右岸支流冷水河上修建印地壩水庫,調(diào)蓄作用較大,因此洪水計算按主干流和支流冷水河分開計算后疊加,主干流受兩岔河水庫調(diào)蓄作用,冷水河受印地壩水庫調(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)計洪峰流量,見表1。

表1 各控制斷面天然設(shè)計洪峰流量成果表

①舞陽河主干流（不含冷水河）治理段現(xiàn)狀洪水分析計算

川心堡至馬溪屯治理河道下游控制3+500 和起點斷面0+000 集水面積相差不大,沿途無支流匯入,因此選擇3+500斷面設(shè)計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)計洪水采用雨洪法計算,參數(shù)參考兩岔河水庫除險加固報告中審定參數(shù)。洪水過程采用貴州省暴雨洪水手冊中概化過程線法計算[1]。上游兩岔河水庫洪水過程采用其除險加固報告中方法計算。3+500 斷面至兩岔河水庫區(qū)間流域特征參數(shù)（扣除冷水河）,采用暴雨洪水法計算區(qū)間設(shè)計洪水過程線。

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

圖2 方法一洪水組合過程線（主干流）

式中：τ為匯流時間,h；τ坡為坡流時間,0.3 h～0.5 h；τ槽為槽流時間,h；L 為主河道長度,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至3+500 斷面區(qū)間同頻,上游兩岔河水庫相應(yīng)的組合方式,3+500 斷面天然洪水過程線減去區(qū)間同頻洪水過程線（峰對峰減）,得到上游兩岔河水庫相應(yīng)洪水過程線,由兩岔河水庫相應(yīng)洪水調(diào)洪后的下泄洪水過程線,與同頻區(qū)間洪水過程線疊加,得到斷面受兩岔河水庫影響后的洪水過程線,如圖3 所示（減出的兩岔河相應(yīng)洪水過程在3+500 斷面位置,則不考慮傳播時間）。

圖3 方法二洪水組合過程線（主干流）

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

表2 各控制斷面洪水地區(qū)組成分析計算成果表

②冷水河（冷水河至舞陽河主干流匯合口以上）現(xiàn)狀洪水分析計算

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

③治理河段控制斷面現(xiàn)狀設(shè)計洪水成果

主干流受兩岔河水庫調(diào)蓄作用,冷水河受印地壩水庫調(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)計洪峰流量,見表3。

表3 治理河段控制斷面（3+500）現(xiàn)狀設(shè)計洪水成果

4 洪水成果合理性分析

（1）計算方法合理：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《貴州省暴雨洪水計算實用手冊》中相關(guān)公式計算控制斷面天然設(shè)計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)計暴雨參數(shù)比與《貴州省暴雨統(tǒng)計參數(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,原因為兩岔河水庫和印地壩水庫滯洪作用的影響。與上游段《貴州省舞陽河（黃平縣河段）治理工程（舊州鎮(zhèn)段）初步設(shè)計報告》（審定本）（中國電建貴陽勘測設(shè)計研究院有限公司）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)計洪水與歷史調(diào)查洪水接近,可以認為本次設(shè)計洪水成果是合理的。

5 結(jié)語

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