简析林州市淅河设计洪水计算

2015-08-19许长银

河南水利与南水北调 2015年13期

□许长银 □杨平

（1 河南省豫北水利勘测设计院；2 河南省水利科学研究院）

1 概况

1.1 流域概况

淅河属海河流域卫河水系淇河支流，流域形似芭蕉叶，东西长约90km，平均宽约15km，西以太行山与沁河流域分界，北邻浊漳河支流露水河和安阳河水系，南与淇河接触，向东汇入淇河干流。河道流经山西省陵川县、壶关县，河南省林州市，流域面积876km2。

淅河发源于山西省陵川县平城镇黄沙山下，曲折向东流经壶关县，在林州市合涧镇咀上村西进入林州境内，穿过合涧、原康、桂林等乡镇，到临淇镇河口村汇入淇河，河道干流全长90km，流域面积876km2。淅河林州市境内在河西村上游建有弓上水库，为中型水库，控制流域面积605km2，主河道长度为55km，河道平均比降约为1/50；弓上水库以下河道长35km，流域面积共271km2。

1.2 河流水系

淅河干流两岸冲沟发育，弓上水库以上支沟较多，主要有王柏沟、桥后沟、怪龙沟、洪底沟、恶鱼沟。弓上水库以下支流较少，较大支流有左岸的石板沟，流域面积29.45km2，河道长度9.97km，比降7.56%；左岸的罗圈河，流域面积45.70km2，河道长度12.80km，比降1.42%；右岸的玉泉河，流域面积55.10km2，河道长度19.20km，比降1.92%。

1.3 水利工程概况

淅河属山区河流，本次治理段上游建有中型水库——弓上水库，弓上水库上游在山西境内建有3 座小⑴水库，下游支流罗圈河上建有罗圈水库。

淅河干流在山西省境内建有3 座小⑴型水库，其中磨掌、石坡水库库容分别为500 万m3，控制流域面积各在42km2左右；黄龙潭水库库容800 万m3。

弓上水库位于河南省林州市西南13km，合涧镇河西村，控制流域面积605km2，是一座以防洪、灌溉、供水为主，兼顾旅游的综合利用中型水库。水库是治理淇河、卫河的骨干工程之一，也是控制淇河支流淅河洪水的唯一中型水库。水库死库容38 万m3，兴利库容1595 万m3，最大库容3191 万m3。弓上水库主要建筑物有大坝、溢洪道、泄洪洞、输水洞。

1.4 历史洪水调查

通过对淅河治理段两次洪水进行的调查，结合河道测量成果，确定：1982年8月，小店漫水桥（大店桥下游1km）处洪峰流量约为1600m3/s；1996年8月，小店漫水桥处洪峰流量约为1100m3/s。根据《盘石头水库初步设计报告》及豫北地区普遍情况，淇河流域1982年洪水频率在10a 一遇到20a 一遇，1996年洪水频率在5a 一遇到10a 一遇之间。

2 设计洪水计算

2.1 控制断面及计算方法

本次计算河段为淅河大店段，起点有较大的支沟—玉泉河汇入，故本次计算将大店（玉泉河入淅河口）处作为本次计算设计洪水的控制断面。

淅河大店以上流域内无水文站，因此，本次设计洪水无法采用直接法推求设计洪水，而采用间接法进行计算。淅河大店以上流域内仅有弓上水库、石板岩两个雨量站，弓上水库以上位于山西境内，本次计算无法获取其流域内雨量观测资料；由于弓上水库以上的流域面积较大，却无法获取实测雨量资料，流域内仅有的两座雨量站无法代表整个流域内的雨量情况，因此，本次设计洪水计算通过查取《河南省暴雨参数图集》（以下简称《05 图集》）推求设计暴雨，进而推求设计洪水。

2.2 计算过程

根据河道地形地势及流域面积，综合控制断面以上流域内的工程情况，本次计算将控制断面以上流域分为弓上水库以上流域、弓上水库～大店区间流域两部分。由于弓上水库～大店区间的流域面积较小，为118.90km2，仅占大店以上流域面积（723.90km2）的16%，因此本次计算采用“弓上水库同频+弓大区间相应”组合，分别计算出各部分的设计洪水后，演进至相应的控制断面后，进行错峰叠加。

2.3 弓上水库下泄

由于弓上水库的流域面积>200km2，根据《河南省中小流域设计暴雨洪水图集》（简称《84 图集》），弓上水库设计洪水采用淮上单位线法。

淅河弓上水库以上流域的河道特征值由1/5 万航测图上量得。其中，水库以上流域面积A=605km2；干流河长L=55km；洪峰有效面积AV=168km2；洪峰有效面积的平均宽度BAV=11.20km；洪峰有效面积内干流河长LAV=15km；相应于LAV的河道平均坡度SAV＝0.02；洪峰有效面积最远处至出流断面的干流河长LX=30km；相应于LX的河道平均坡度SLX=0.02。然后，根据《84图集》计算单位线，成果见表1。

表1 单位过程线表

结合暴雨递减指数的计算结果，得出24h 净雨概化时程分配表，并计算得出24h 净雨过程线，相应计算出设计洪水过程线。经计算，弓上水库5年一遇设计洪峰1042m3/s，10年一遇设计洪峰1502.70m3/s。

根据弓上水库目前运行方式，溢洪道为无闸门控制的敞泄工程。水库调洪演算根据水库水位～库容、水位～泄量曲线及设计洪水过程线，依据水量平衡原理，采用半图解法进行调洪演算，得出不同频率水库下泄。经计算，弓上水库5年一遇下泄流量930m3/s，10年一遇下泄流量1326m3/s。

2.4 大店处设计洪水

大店处设计洪水组合为弓上水库同频+区间相应，即分别计算弓上水库以上流域、弓大区间流域的设计洪水，对弓上水库来水进行调洪，下泄洪水演进至大店处，与弓大区间来水进行错峰叠加。

由于弓大区间流域面积<200km2，根据《84 图集》，其设计洪水采用推理公式法计算。经计算，弓大区间5年一遇设计洪峰288m3/s，10年一遇设计洪峰551m3/s；将弓上水库下泄洪水按流速3m/s 演进至大店，进行错峰叠加。经计算，大店处5年一遇设计洪峰931m3/s（洪水过程线叠加成果见图1），10年一遇设计洪峰1326m3/s（洪水过程线叠加成果见图2）。

3 合理性分析

3.1 洪峰模数法

图1 大店处5年一遇洪水过程线叠加成果图

图2 大店处10年一遇洪水过程线叠加成果图

将本次洪水计算结果与淇河设计洪水成果比较，比较成果见表2。

表2 洪峰模数比较表

淅河属淇河支流，均位于暖温带半湿润大陆性季风气候区，且地理位置接近。由表2的比较可以得出：本次计算基本遵循了流域面积越大，洪峰模数越小的规律。本次计算成果尚属合理。

3.2 洪水调查验证

根据对淅河大店段洪水调查结果，1982年洪水不足20年一遇洪水标准，介于10-20年一遇洪水标准之间，小店漫水桥处洪峰流量约为1600m3/s，大于本次计算10年一遇设计洪峰1326m3/s；1996年洪水不足10年一遇洪水标准，小店桥处洪峰流量约为1100m3/s，大于本次计算5年一遇设计洪峰931m3/s，小于十年一遇设计洪峰1326m3/s。本次计算成果基本符合洪水调查结果。