马金溪河流综合治理工程水文计算与分析

范海军，吴红雨，张双根，李东风

(1.开化县水利局，浙江 衢州 324300；2.浙江九州治水科技股份有限公司，浙江 衢州 324000； 3.浙江水利水电学院 水利与环境工程学院，浙江 杭州 310018)

马金溪河流综合治理工程水文计算与分析

范海军1，吴红雨2，张双根2，李东风3

(1.开化县水利局，浙江 衢州 324300；2.浙江九州治水科技股份有限公司，浙江 衢州 324000； 3.浙江水利水电学院 水利与环境工程学院，浙江 杭州 310018)

以马金溪流域下游密赛水文站资料为依据，分析了其实测较大洪水特征值表，推求计算了马金溪流域洪水特征值，根据水文年鉴得到了密赛水文站的历史调查洪水成果；进而推求计算了马金溪河流控制断面的设计洪水.根据开化县钱江源水库工程可行性研究，计算了各规划工况设计洪水，认为钱江源水库单库调度原则为：20年一遇洪水时，水库控制下泄流量≤300 m3/s.

马金溪；密赛水文站；水文计算

小流域设计洪水计算是小流域综合规划设计的基础[1-2]，马金溪为衢江的上游常山港流域的重要支流，是钱塘江流域南源的重要组成部分(见图1).马金溪流域水文计算对马金溪河流综合治理工程规划设计具有重要意义.

马金溪发源于安徽省休宁县龙田乡坂仓村附近的青芝棣尖(海拔1 144 m)，经龙田、桃林到西坑口进入开化县境，流经齐溪、霞山、马金、音坑、城关镇、华埠.上游为带状峡谷地形，途经七里垄、密赛两个峡谷，开化县城以下地形渐趋开阔.至华埠镇与池淮溪支流汇合后称常山港，汇入龙山溪、马蝗溪后入常山县境内.马金溪主要支流有何田溪、村头溪、中村溪、金村溪、桃坑溪、丰源溪.马金溪主流上游建有中型水库齐溪水库，该水库于1986年竣工，控制集雨面积182.65 km2，正常库容3 800万m3.马金溪主河道长102.2 km，河道平均坡降7.1‰，流域面积1 011.3 km2.流域内丛山连绵，山势陡峭，峡谷较多，至城关镇以下河谷地形渐趋开阔平缓.

何田溪发源于何田乡海拔1 155 m的高楼尖，起点为白桠尖，高程890 m.东南流经田畈、丘畈、何家、晴村、长征，马金镇之横岭底、璜田、秧畈、高韩，纳瑶溪水至忻岸注入马金溪.河长32.6 km，河道比降22.5‰，流域面积为146.6 km2.

图1 马金溪在常山港流域的位置图

1 水文气象与资料

1.1 水文气象

马金溪流域属于亚热带季风气候，3～4月份，由于大陆冷高压衰退，太平洋副热带高压逐渐形成，锋面气旋活动频繁，雨量增大.5～7月副热带高压渐向北推进，造成阴雨连绵的梅雨季，暴雨迭见，洪水泛滥，本流域主要会遭受梅雨季节的暴雨洪水灾害.7～10月受副热带高压控制，大陆盛行偏南风，天气干旱炎热，常出现雷阵雨，台风亦有侵入，带来局部暴雨，并缓解旱情.冬春之际，流域处于蒙古冷高压的东南部，受大陆气团控制，天气以晴冷为主，当冷空气南下时，地面盛行偏北风，伴有雨雪出现.

根据开化县气象资料统计：多年平均气温为16.3 ℃，极端最低气温零下11.2 ℃，出现在1967年1月16日；极端最高气温为41.3 ℃，出现1971年8月1日；最大风速15.7 m/s.

1.2 水文资料

马金溪流域下游有密赛水文站，位于马金溪中游城关镇的密赛村，控制流域面积为797 km2，设立于1956年(1997年密赛水文站迁至开化县城，更名为开化水文站)，观测项目有水位、流量、降水、泥沙等.

齐溪水库库区内设有齐溪雨量站，坝址下游设有马金站、燕溪站、大溪边、皇林坑、西坑等5个雨量站(见表1，图1).采用泰森多边形法计算该区间各站面积权重(见表2)，经计算马金溪多年平均降雨量1 880 mm.

表1 设计流域主要测站表

表2 设计流域雨量站权重

2 洪水计算

小流域设计洪水的计算，按照暴雨洪水的形成过程，由暴雨资料推求设计洪水可分3步进行[3-4]：(1)推求设计暴雨，用频率分析法求不同历时指定频率的设计雨量及暴雨过程；(2)推求设计净雨，设计暴雨扣除损失就是设计净雨；(3)推求设计洪水，应用单位线法等对设计净雨进行汇流计算，得流域出口断面的设计洪水过程.

2.1 实测洪水计算

密赛水文站流量资料系列长且可靠性高，马金溪流域洪水采用实测洪水资料推求.

马金溪实测洪水以1997年7月8日洪水为最大，开化水文站(密赛站于1997年迁至开化县城，改为开化水文站)实测洪峰流量为2 360 m3/s.密赛水文站实测较大洪水特征值(见表3).

2.2 历史洪水计算

历史上马金溪1905年、1955年和1934年洪水较大，根据水文年鉴查得密赛水文站的历史调查洪水成果，具体结果(见表4).

表3 实测洪水特征值表

表4 调查洪水成果表

2.3 设计洪水计算

马金溪干流密赛水文站控制流域面积797 km2，资料系列1956—2014年共59 a，马金溪控制断面设计洪水采用密赛水文站流量推求.

马金溪上游建有齐溪水库，控制集雨面积182.65 km2，齐溪水库于1979年4月开工，1986年9月竣工.齐溪水库控制集雨面积占密赛水文站控制集雨面积的23%，故采用密赛水文站资料计算马金溪流域洪水时，需要将密赛水文站实测资料系列还原分析，使流量资料具有一致性.

统计分析密赛水文站年最大洪峰流量及3日洪水总量，将密赛水库1986年以后的最大洪峰流量及3日洪水总量进行修正还原，密赛水文站资料系列均为建库前天然洪水情况，经P-Ⅲ型曲线适线(见图2)，得到密赛设计洪水统计参数(见表5).

图2 密赛站最大洪峰流量频率曲线图

位置集水面积/km2项目不同频率洪峰、洪量2%5%10%20%密赛797洪峰/(m3/s)3480284023601860三日洪量/亿m32．281．951．691．41

马金溪各控制断面洪水采用面积指数法计算，采用公式：

(1)

式中：Q2、Q1—设计断面和参证断面的洪峰流量；

F2、F1—设计断面和参证断面的集水面积；

n—指数，本次n选用0.667；

马金溪各主要控制断面洪水成果(见表6).

表6 马金溪各主要控制断面设计洪水成果表

2.4 规划工况设计洪水

《钱塘江流域综合规划》(2011—2020年)报告中推荐在上游兴建钱江源水库控制性水库工程以满足流域防洪需要，钱江源水库控制集水面积228 km2，防洪库容0.62亿m3.控制着马金溪大部分洪水，钱江源水库建成后对设计流域洪峰能起到一定的消减作用.马金控制断面设计洪水成果(见表7).

根据《浙江省开化县钱江源水库工程可行性研究报告》[5]，本次采用同频率地区组成法对洪水进行组合，地区组成一般分成2种情况：(1)当马金断面发生设计频率洪水时，钱江源水库也发生同频率设计洪水而下游控制断面至钱江源水库区间为相应洪水.(2)当马金断面发生设计频率洪水时，下游控制断面至钱江源水库区间也发生同频率设计洪水而钱江源水库为相应洪水.

钱江源水库单库调度原则为：20年一遇洪水时，水库控制下泄流量≤300 m3/s.

表7 马金控制断面设计洪水成果表(区间设计库区相应)

3 结 论

根据马金溪流域密赛水文站的资料，按照暴雨洪水的形成过程，推求设计暴雨和设计洪水和设计净雨进行汇流计算，得出流域出口断面的设计洪水过程的理论，分析计算了马金溪流域实测洪水特征值表，推求了洪水特征值，利用59 a的水文资料，推求计算了马金溪河流控制断面的设计洪水.根据开化县钱江源水库工程可行性研究，计算了各规划工况下的设计洪水，计算成果为马金溪河流综合治理工程规划设计提供了重要依据.

[1] 赵英娜.小流域设计洪水参数分析[J].河北水利,2014(12):30-31.

[2] 华家鹏.小流域设计洪水的计算方法[J].河海大学学报,1998(2):100-104.

[3] 卢 克.浙东沿海城市洪水预报模型建设研究[J].浙江水利水电学院学报,2016,28(5):39-42.

[4] 戴香琳,陈 芬,曾钢锋.分布式流域水文模型在温黄平原的应用[J].浙江水利科技,2016,44(1):66-68,76.

[5] 吴红雨，张双根，向红利.开化县马金溪流域马金段综合治理工程初步设计[R].衢州：浙江九州治水科技股份有限公司，2017.

HydrologicalComputationandAnalysisofMajinxiComprehensiveControlProject

FAN Hai-jun1, WU Hong-yu2, ZHANG Shuang-gen2, LI Dong-feng3

(1.Kaihua Water Conservancy Bureau, Quzhou 324300, China; 2.Zhejiang Jiuzhou Water Control Technology Co., Ltd., Quzhou 324000, China; 3.College of Hydraulic and Environment Engineering, Zhejiang University of Water Resources and Electric Power, Hangzhou 310018, China)

The characteristic value table of the measured larger flood is analyzed, and the flood characteristic values of Majinxi River are also calculated on the basis the data of Misai Hydrometric Station in the downstream of Majinxi River, and the historical survey results of floods in Misai Hydrometric Station are obtained according to Hydrologic Data Yearbook. Further, the design food at the control cross-section of Majinxi River is calculated. According to the feasibility study report of Qianjiangyuan Reservoir Project located at Kaihua County, after calculating all kinds of design flood under the planned conditions, it comes to the conclusion that the scheduling principles of single reservoir of Qianjiangyuan Reservoir shall be as follows: the let-down flow rate of the single reservoir shall be controlled within 300 m3/s when encountered with the heaviest flood in 20 years.

Majinxi; Misai Hydrometric Station; hydrological calculation

2017-03-19

国家重点研发计划项目(2016YFC0402502)

范海军(1986-)，男，浙江常山人，助理工程师，主要从事水利工程规划和工程建设管理工作.

10.3969/j.issn.2095-7092.2017.05.005

TV214

A

1008-536X(2017)05-0018-04