佛冈县四九水整治工程水文水利分析计算

孙　磊，李虎成

(广东省水利水电科学研究院，广州 510635)



佛冈县四九水整治工程水文水利分析计算

孙磊，李虎成

(广东省水利水电科学研究院，广州 510635)

佛冈县四九水流域整治工程上游起于石瓮水库坝下，下游止于入潖江河口。该流域面积116km2，流域内无实测洪水资料，本次采用设计暴雨推求设计洪水，并依据其成果推求到河道整治前后的设计洪水水面线。

整治工程；设计暴雨；设计洪水；水面线

0　前　言

四九水流域(又名蕴洞水)发源于四九镇中心、黄竹田村上的红坪脑(山顶名)。在发源地的群山中先向东流，经石瓮水库，跌落横坑村又折向东北方向于亚鬓山南麓脚下蜿蜒经回心村、官山材流入四九圩(四九镇所在地)，再折向西南方向经凌塘村过白石坳梳入汤塘镇的上黎、良安、围镇、脉塘等村，于汤塘镇的北侧汇入潖江河。

四九水流域面积116km2(原黄花水是流入四九水后汇入潖江，1956 年后，因建了黄花河水库，截流54km2，黄花水的主流于汛期经水库溢洪道溢出直入潖江河，因此四九水的流域面积于1956年后减去黄花水54km2，则实为116km2，河长25km，河床评价比降为3.8‰。

1　洪　水

1.1暴雨洪水特性

四九水流域是以降雨为主要补给的河流，中下游河道径流及其变化主要由上游及其区间降雨情况所决定，降雨量在年内变化决定径流年内变化。

四九水流域每年4月—9月为汛期，11月—翌年的3月为枯水期。全流域的大洪水都是由锋面雨产生。由于暴雨量大，流域坡陡，水系又是叶脉分布，洪水容易集中，洪峰上涨速度快，具有山区洪水特点，峰型尖瘦，涨落较快，洪峰一般呈连续的多峰型。发洪时间为4月—9月，洪峰出现最多的时段为5月—7月，其中出现次数以6月最为集中。

1.2设计洪水计算

四九水流域无实测洪水资料，本次采用设计暴雨推求设计洪水。

1.2.1设计暴雨特征参数

根据广东省水文局2003年《广东省暴雨参数等值线图》查得四九水各历时点暴雨特征参数和点面换算系数，并根据Cv查取相应于设计频率P的kp值，流域点暴雨特征参数和点面换算系数及不同频率的kp值见表1。

1.2.2未考虑水库调蓄的设计洪水

根据《广东省暴雨径流查算图表》，产流分区取“内陆”，设计雨型分区取“北江中下游”，α/t/F关系分区取为Ⅵ，设计暴雨低区的αt～t～F关系取“暴雨低区”，m1-θ分区取大陆高区；ui-xi关系取“Ⅱ”；m-θ分区的选取，综合考虑河道平均坡降、区域平均高程、区域土壤及植被等因素进行选取，并与综合单位线法计算结果进行对比后根据区域下垫面情况做适当调整[1]。

根据设计暴雨参数采用成果和各河段的流域地理特征参数，使用《广东省暴雨径流查算图表(使用手册)》推荐的广东省综合单位线法和推理公式法分别计算四九水各河段控制断面设计洪水(未考虑四九水和沙路水因上游水库的调洪作用)，两种方法计算得到的成果相差小于10%，说明成果较为合理，本次采用综合单位线计算的设计洪水成果，计算成果见表2。

表1　四九水流域暴雨参数成果

表2　设计洪水计算结果(未考虑水库调洪)　m3/s

1.2.3水库调蓄影响

四九水的K0+000位于石瓮水库坝下，沙路水(支流5)上游有止贝冚水库，对四九水和沙路水的设计洪水产生较大影响，为考虑水库的洪水调节作用，需分别对石瓮水库和止贝冚水库进行调洪演算[2]。

石瓮水库和止贝冚水库泄水建筑物均为开敞式无闸门控制宽顶堰，堰顶高程分别为139.30m和62.75m，堰顶宽分别为20m和10m；水库按照从正常蓄水位(即堰顶高程)起调，分别进行调洪演算，计算结果见表3。

表3　最大下泄流量计算结果表　m3/s

1.2.4考虑水库调蓄后的设计洪水

根据设计暴雨参数采用成果和各河段的流域地理特征参数，使用《广东省暴雨径流查算图表(使用手册)》推荐的广东省综合单位线法计算四九水各河段控制断面设计洪水，其中四九水和沙路水因上游均有水库，将区间设计洪水和水库调洪后的下泄流量按峰峰遭遇进行叠加，作为工程设计洪水成果，计算成果见表4。

表4　设计洪水计算结果(考虑水库调洪)　m3/s

2　设计水面线

采用2015年6月新测断面资料，四九水干流18.83km河长共设370个断面，断面间距为50m左右，在特殊断面适当调整。

2.1计算方法

采用mike11软件建立四九水及各支流的一维河网数学模型。该模型的基本控制方程采用带旁侧入流(出流)的圣维南方程组进行求解，即水流连续性方程

(1)

动量方程：

(2)

2.2河道糙率

根据现场调查，现状河道河床床面不平整，底坡有凹凸状。上游河滩地上有荒草和低矮的灌木，河床有鹅卵石、砾石间有孤石，因此按山区河流取糙率为0.040；中游下游河段有杂草和石块，糙率取0.033。

整治后护脚采用较低的格宾石笼挡土墙，河床进行清淤，边坡采用人工草皮护坡，阻碍行洪的低矮灌木清除，上游将鹅卵石和块石用来护脚。四九水整治后糙率中下游取0.030，上游取0.035。

2.3起推水位

一维河网模型上游开边界采用流量控制，包括石翁水库和止贝冚水库的下泄流量；下边界条件采用水位控制。

四九水流域整治工程的下游断面为四九水与潖江交汇处的河口断面，起推水位取河口断面的潖江水位。根据《清远市洪情概貌》(梁荣灿编著)，结合潖江河佛冈县城段洪水水面线成果及近期大洪水调查成果，采用极值倍比法推求河口断面水位成果见表5。

表5　河口断面起推水位计算结果　m

2.4水面线成果

根据以上计算参数和计算方法，计算四九水干流各频率现状河道水面线，现状部分断面水位超过了两岸地面高程，部分桥涵已漫水，阻水严重；整治后的水面线根据现状河道水面线成果及各断面的两岸现状，以尽量不占地为原则，按照原堤防河宽布置河流堤线，进行护岸和河道的清淤疏浚，整治前、后河道水面线成果见表6。

表6　四九水干流整治前后水面线计算结果　m

续表6　四九水干流整治前后水面线计算结果　m

从表6可以看出，四九水通过整治后，比整治前水面线有所降低，平均降低0.42m，最大降低0.72m，整治后使四九水行洪能力加大明显。

[1]王利，曹秀菊，王玉坤 .劳动湖综合治理工程水文分析[J].黑龙江水利科技，2002，30(01)：38-39.

[2]韦翠娥 .莲塘河流域治理工程水文水利分析计算[J].吉林水利，2015(02)：41-44.

1007-7596(2016)05-0049-03

2016-03-15

孙磊(1981-)，男，河南兰考人，工程师，从事水利水电工程规划与设计工作；李虎成(1982-)，男，河南开封人，高级工程师，从事水力学及河流动力学方面研究工作。

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