申妍斌

(山西萬(wàn)水達(dá)工程技術(shù)咨詢有限公司，山西 臨汾 041000)

設(shè)計(jì)洪水參數(shù)是影響河道治理工程設(shè)計(jì)的重要因素，合理選取設(shè)計(jì)洪水參數(shù)，可提高河道治理效果，降低工程建設(shè)投資，具有十分重要的意義。設(shè)計(jì)洪水參數(shù)確定是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，需要結(jié)合上游既有水利工程的運(yùn)行調(diào)度進(jìn)行綜合選取[1-3]。

1 工程概況

黑河曲沃段河道治理工程位于黑河干流上，黑河發(fā)源于絳縣，是澮河的一級(jí)支流，流經(jīng)么里、安裕、南樊等鄉(xiāng)鎮(zhèn)，至曲沃縣下裴莊匯入澮河，黑河總長(zhǎng)65.6km，河道上陡下緩。在黑河口上游500m處，有澮河二級(jí)支流天河匯入。黑河總流域面積383.54km2，其中在曲沃縣境內(nèi)全長(zhǎng)10.1km，流域面積39.34km2。該河流屬季節(jié)性河流，汛期易爆發(fā)洪水，由于流經(jīng)土石山區(qū)，河床相對(duì)穩(wěn)定。流域地處中條山東段中低山區(qū)，河谷發(fā)育，呈“V”字形，汛期大量泥石隨水而下，在山前形成開(kāi)闊的洪積扇地形，地下水量較為豐富[4-5]。

黑河河道治理范圍為：北董鄉(xiāng)北下郇村至下裴莊天河橋，總長(zhǎng)7.103km，中心樁號(hào)0+000—7+103。主要工程建設(shè)內(nèi)容為：①河道清理疏浚7.103km；②兩岸堤防修筑14.324km，新建堤防采用重力式漿砌石擋墻結(jié)構(gòu)，其中：左岸7.237km，右岸7.087km；③新建漫水橋3座。

2 天河入黑河口黑河上游斷面設(shè)計(jì)洪水

因里冊(cè)峪支流上已建有里冊(cè)峪水庫(kù)，故天河入黑河口黑河上游斷面設(shè)計(jì)洪水必須進(jìn)行洪水地區(qū)組成。因流域范圍內(nèi)沒(méi)有水文測(cè)站，屬無(wú)資料地區(qū)，洪水計(jì)算采用《山西省水文計(jì)算手冊(cè)》(以后簡(jiǎn)稱《手冊(cè)》)中流域模型法和推理公式法，然后對(duì)計(jì)算成果進(jìn)行合理性分析比較。

2.1 流域特征參數(shù)

流域特征參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 流域特征參數(shù)

2.2 各流域洪水計(jì)算

根據(jù)流域位置、氣候條件、流域地質(zhì)、地貌、植被等條件，查《手冊(cè)》相關(guān)內(nèi)容，本流域暴雨分區(qū)為中區(qū)；另根據(jù)晉水辦規(guī)計(jì)[2012]37號(hào)文，各流域產(chǎn)匯流地類見(jiàn)表2。根據(jù)流域中心位置，查《手冊(cè)》附圖，各種歷時(shí)暴雨統(tǒng)計(jì)特征值見(jiàn)表3。

表2 流域產(chǎn)匯流地類

表3 各種歷時(shí)暴雨統(tǒng)計(jì)特征值

各流域洪水按照《手冊(cè)》中介紹的流域水文模型法和推理公式法，采用水文計(jì)算軟件程序進(jìn)行面暴雨、產(chǎn)流及匯流計(jì)算，經(jīng)過(guò)比較，最后采用流域水文模型法，結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 洪水計(jì)算結(jié)果

表5 洪水地區(qū)組成

2.3 洪水地區(qū)組成

根據(jù)洪量按同頻率法進(jìn)行洪水地區(qū)組成分析，按以下兩種情況進(jìn)行。

2.3.1第一種情況洪水地區(qū)組成

假定里冊(cè)峪水庫(kù)流域與天河入黑河口以上黑河流域設(shè)計(jì)斷面發(fā)生同頻率(10%)洪水，區(qū)間流域相應(yīng)，則區(qū)間相應(yīng)洪量W區(qū)間流域相應(yīng)=W天河入黑河口以上黑河流域-W里冊(cè)峪水庫(kù)流域

將區(qū)間10%的洪水過(guò)程按W區(qū)間流域相應(yīng)/W區(qū)間流域=543.9/582.6=0.9的倍比進(jìn)行縮放，即得區(qū)間流域相應(yīng)洪水。將區(qū)間流域相應(yīng)洪水過(guò)程與里冊(cè)峪水庫(kù)調(diào)洪后的下泄洪水過(guò)程疊加，即得天河入黑河口黑河上游斷面10%洪水過(guò)程線。

里冊(cè)峪水庫(kù)泄量采用《絳縣里冊(cè)峪水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告》(2010年11月)的調(diào)洪計(jì)算參數(shù)進(jìn)行調(diào)洪計(jì)算，起調(diào)水位753.54m，水位—泄量—庫(kù)容曲線關(guān)系如圖1所示。因里冊(cè)峪水庫(kù)至天河入黑河口之間河道距離約27.3km，洪水傳播速度取4.76m/s，故里冊(cè)峪水庫(kù)泄水過(guò)程滯后1.5h后與區(qū)間流域相應(yīng)洪水過(guò)程進(jìn)行疊加，結(jié)果如圖2所示。

圖1 里冊(cè)峪水庫(kù)水位—泄量—庫(kù)容關(guān)系曲線

圖2 天河入黑河口黑河上游斷面10年一遇洪水過(guò)程線

2.3.2第二種情況洪水地區(qū)組成

假定區(qū)間流域與天河入黑河口以上黑河流域設(shè)計(jì)斷面發(fā)生同頻率(10%)洪水，里冊(cè)峪水庫(kù)流域相應(yīng)，則里冊(cè)峪水庫(kù)相應(yīng)洪量W里冊(cè)峪水庫(kù)流域相應(yīng)=W天河入黑河口以上黑河流域-W區(qū)間流域。

將里冊(cè)峪水庫(kù)10%的洪水過(guò)程按W里冊(cè)峪水庫(kù)流域相應(yīng)/W里冊(cè)峪水庫(kù)洪水的倍比進(jìn)行縮放，并進(jìn)行調(diào)洪計(jì)算，求得里冊(cè)峪水庫(kù)相應(yīng)洪水下泄過(guò)程線，然后將里冊(cè)峪水庫(kù)相應(yīng)洪水下泄過(guò)程滯后1.5h與區(qū)間洪水過(guò)程進(jìn)行疊加，即得天河入黑河口黑河上游設(shè)計(jì)斷面10年一遇洪水過(guò)程線。如圖2所示。

比較上述兩種情況的洪水地區(qū)組成，第一種情況洪水地區(qū)組成得天河入黑河口黑河上游斷面10年一遇設(shè)計(jì)洪峰流量365.4m3/s，第二種情況洪水地區(qū)組成得設(shè)計(jì)斷面洪峰流量359.4m3/s，第一種情況洪水地區(qū)組成計(jì)算結(jié)果大于第二種情況洪水地區(qū)組成計(jì)算結(jié)果，故天河入黑河口黑河上游斷面10年一遇設(shè)計(jì)洪水采用第一種情況洪水地區(qū)組成。即天河入黑河口黑河上游斷面10年一遇設(shè)計(jì)洪峰流量采用365.4m3/s。

3 天河入黑河口黑河下游斷面設(shè)計(jì)洪水

天河入黑河口黑河下游斷面設(shè)計(jì)洪水分兩步驟計(jì)算：第一步計(jì)算天河水庫(kù)泄水過(guò)程，因天河上游建有溢溝水庫(kù)，須進(jìn)行洪水地區(qū)組成；第二步將天河水庫(kù)泄水與天河入黑河口黑河上游斷面洪水疊加，即為天河入黑河口黑河下游斷面洪水，此處天河支流與天河入黑河口黑河上游洪水亦須要進(jìn)行洪水地區(qū)組成分析[6-7]。

3.1 天河水庫(kù)10年一遇設(shè)計(jì)洪水泄水過(guò)程

3.1.1天河水庫(kù)10年一遇設(shè)計(jì)洪水

表6 洪水計(jì)算結(jié)果

天河水庫(kù)10年一遇設(shè)計(jì)洪水采用以下兩種情況進(jìn)行洪水地區(qū)組成。

(1)第一種情況洪水地區(qū)組成

假定區(qū)間流域與天河水庫(kù)設(shè)計(jì)斷面發(fā)生同頻率洪水，溢溝水庫(kù)流域相應(yīng)，則溢溝水庫(kù)流域相應(yīng)洪量為W溢溝水庫(kù)流域相應(yīng)=W天河全流域-W區(qū)間流域，見(jiàn)表7。

表7 洪水地區(qū)組成

將溢溝水庫(kù)10%的洪水過(guò)程按W溢溝水庫(kù)相應(yīng)/W溢溝水庫(kù)=85/108.8=0.78的倍比進(jìn)行縮放，得溢溝水庫(kù)相應(yīng)洪水過(guò)程，然后將溢溝水庫(kù)相應(yīng)洪水過(guò)程調(diào)洪，得溢溝水庫(kù)相應(yīng)洪水下泄過(guò)程，將該下泄過(guò)程與區(qū)間流域10%洪水過(guò)程疊加即得天河水庫(kù)10%入庫(kù)洪水過(guò)程。

溢溝水庫(kù)泄水采用原溢溝水庫(kù)除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)中采用方案的調(diào)洪計(jì)算參數(shù)進(jìn)行調(diào)洪計(jì)算，起調(diào)水位550.95m，水位—泄量—庫(kù)容曲線關(guān)系如圖3所示。因溢溝水庫(kù)至天河水庫(kù)之間河道距離僅5km，因此，在計(jì)算天河水庫(kù)10年一遇設(shè)計(jì)洪水時(shí)，未考慮溢溝水庫(kù)下泄洪水至天河水庫(kù)之間的洪水傳播時(shí)間，溢溝水庫(kù)下泄洪水過(guò)程直接與區(qū)間洪水過(guò)程疊加，即得天河水庫(kù)10%入庫(kù)洪水過(guò)程，結(jié)果如圖4所示。

圖3 溢溝水庫(kù)水位—泄量—庫(kù)容關(guān)系

(2)第二種情況洪水地區(qū)組成

假定溢溝水庫(kù)流域與天河水庫(kù)設(shè)計(jì)斷面發(fā)生同頻率洪水，區(qū)間流域相應(yīng)，則區(qū)間流域相應(yīng)洪水W區(qū)間流域相應(yīng)=W天河全流域-W溢溝水庫(kù)流域，見(jiàn)表7。

在平時(shí)的工作中，我們用心去發(fā)現(xiàn)孩子的優(yōu)點(diǎn)，耐心去教導(dǎo)孩子，只要我們努力過(guò)，付出過(guò)，都會(huì)取得一定的進(jìn)步，也會(huì)有意外的收獲。增進(jìn)師生之間的感情，學(xué)生對(duì)老師的尊重和關(guān)心，才真正能使一個(gè)老師感到發(fā)自內(nèi)心的高興和喜悅，真正能感受到一種說(shuō)不出來(lái)的幸福感。

將區(qū)間流域10%的洪水按W區(qū)間流域相應(yīng)/W區(qū)間洪水=156.7/180.5=0.87的倍比進(jìn)行縮放，得區(qū)間流域相應(yīng)洪水過(guò)程線，洪峰流量為215.6m3/s。溢溝水庫(kù)10年一遇設(shè)計(jì)洪水采用原調(diào)洪參數(shù)進(jìn)行調(diào)洪計(jì)算，得溢溝水庫(kù)泄水過(guò)程線，溢溝水庫(kù)泄水峰值為77.8m3/s，然后將溢溝水庫(kù)泄水過(guò)程不考慮洪水傳播時(shí)間與區(qū)間相應(yīng)洪水過(guò)程進(jìn)行疊加，得天河水庫(kù)10%入庫(kù)洪水過(guò)程，其洪峰流量為293.4m3/s。

分析上述兩種情況洪水地區(qū)組成，第一種情況洪水地區(qū)組成得天河水庫(kù)設(shè)計(jì)斷面10%洪峰流量307.89m3/s，第二種情況洪水地區(qū)組成得天河水庫(kù)設(shè)計(jì)斷面10%洪峰流量293.4m3/s，第一種情況洪水地區(qū)組成計(jì)算結(jié)果大于第二種情況洪水地區(qū)組成計(jì)算結(jié)果，故天河水庫(kù)設(shè)計(jì)斷面10年一遇設(shè)計(jì)洪水采用第一種情況洪水地區(qū)組成。

3.1.2天河水庫(kù)10年一遇設(shè)計(jì)洪水泄水過(guò)程

天河水庫(kù)庫(kù)容曲線及泄量曲線采用天河水庫(kù)除險(xiǎn)加固技施報(bào)告中的調(diào)洪計(jì)算參數(shù)進(jìn)行調(diào)洪計(jì)算，起調(diào)水位465.5m，水位—泄量—庫(kù)容曲線關(guān)系如圖5所示。

圖5 天河水庫(kù)水位—泄量—庫(kù)容曲線關(guān)系

3.2 天河入黑河口下游斷面以上全流域洪水

3.2.1第一種情況洪水地區(qū)組成

假定天河入黑河口黑河上游流域與設(shè)計(jì)斷面發(fā)生同頻率洪水，天河支流相應(yīng)。則天河支流相應(yīng)洪量為：W天河支流相應(yīng)=W全流域-W天河入黑河口黑河上游流域，見(jiàn)表8。

表8 洪水地區(qū)組成

將天河水庫(kù)10%設(shè)計(jì)洪水泄水過(guò)程按W天河支流相應(yīng)/W天河支流=114.4/265.5=0.431的倍比進(jìn)行縮放，得天河支流相應(yīng)洪水過(guò)程，然后將天河支流相應(yīng)洪水過(guò)程與天河入黑河口黑河上游斷面控制流域洪水過(guò)程疊加，即得天河入黑河口黑河下游斷面10%洪水過(guò)程。

3.2.2第二種情況洪水地區(qū)組成

假定天河支流與設(shè)計(jì)斷面發(fā)生同頻率洪水，天河入黑河口黑河上游流域相應(yīng)，則天河入黑河口黑河上游斷面控制流域相應(yīng)洪量為：則W天河入黑河口黑河上游斷面控制流域相應(yīng)=W天河入黑河口下游斷面以上全流域-W天河支流流域，見(jiàn)表8。

將天河入黑河口黑河上游流域10%洪水過(guò)程按W天河入黑河口黑河上游斷面控制流域相應(yīng)/W天河入黑河口黑河上游斷面控制流域=619.1/770.2=0.804的倍比縮放，得天河入黑河口黑河上游流域相應(yīng)洪水過(guò)程，然后將該相應(yīng)洪水過(guò)程與天河水庫(kù)泄水(10%)過(guò)程疊加，即得天河入黑河口黑河下游斷面10%洪水過(guò)程。

因天河水庫(kù)至天河入黑河口約0.5km，故天河水庫(kù)泄水與天河入黑河口黑河上游洪水疊加未計(jì)洪水傳播時(shí)間，直接疊加，取其洪峰流量大的作為本次設(shè)計(jì)成果。比較以上兩種情況洪水地區(qū)組成，第二種情況洪水地區(qū)組成結(jié)果較大，故取用第二種情況洪水地區(qū)組成結(jié)果計(jì)算的天河入黑河口黑河下游斷面10%洪水過(guò)程，結(jié)果如圖6所示。

圖6 天河入黑河口黑河下游斷面設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線

由圖6可知，天河入黑河口黑河下游斷面設(shè)計(jì)洪峰流量為534.2m3/s。

4 結(jié)語(yǔ)

為了選取合適的設(shè)計(jì)洪水參數(shù)，為黑河治理工程設(shè)計(jì)提供參考。通過(guò)調(diào)查、收集資料，黑河治理段主要受里冊(cè)峪水庫(kù)、天河水庫(kù)等已建設(shè)水利工程影響，在設(shè)計(jì)洪水參數(shù)確定時(shí)，需要充分考慮水庫(kù)運(yùn)行調(diào)度的影響，經(jīng)分析，天河入黑河口黑河上游斷面10年一遇設(shè)計(jì)洪峰流量采用365.4m3/s，天河入黑河口黑河下游斷面設(shè)計(jì)洪峰流量為534.2m3/s。

河道治理的水文確定對(duì)河道治理具有重要意義，由于流域范圍內(nèi)沒(méi)有水文測(cè)站，屬無(wú)資料地區(qū)，洪水計(jì)算采用《山西省水文計(jì)算手冊(cè)》中流域模型法和推理公式法，因此在實(shí)施河道治理過(guò)程中應(yīng)再次進(jìn)行復(fù)合，保障河道治理水文參數(shù)的合理性。