丹凤县资峪沟防洪工程洪水分析

曹 菀，李 鹏

（1.陕西省商洛市水电勘测设计院，陕西 商洛 726300；2.陕西省商洛市水利水电工程公司，陕西 商洛 726300）

1 概况

丹江一级支流资峪沟，发源于商洛市丹凤县资峪镇何家店村分水岭，由西北向东南流经资峪镇的何家店、宽坪、麻地坪等村，汇入丹江。干流长28 km，流域面积147 km2，平均比降23.6‰。该流域上无调节水库。为了提高当地防洪能力，本次规划的丹凤县资峪沟防洪治理工程涉及资峪镇的何家店、宽坪村、店子村3个村，洪水影响区内共2105人，耕地1270亩，乡级机关及企事业单位9所，治理河道总长3550 m。为了确保堤防科学设计，需对工程处洪水进行分析计算。

2 流域暴雨洪水特性

本次设防范围为资峪镇何家店村～店子村段的3个村，位于资峪沟干支流左右岸。该段河道上窄下宽、河谷呈“U”型，洪水陡涨陡落，其暴雨洪水特性主要表现在以下几个方面:

2.1 季节性非常强

资峪沟流域属东南季风暖温带过度性气候区，多年平均降水量692.8 mm，降雨季节分布不均匀，主要集中在7、8、9三个月，约占全年降水量的50%，一般多在6月中旬至9月中旬发生重特大暴雨灾害。

2.2 突发性比较强

资峪沟河流蜿蜒曲折，沟壑纵横，谷岭相间，由于地形特殊，山高坡陡，溪河狭窄，高强度降雨短时形成超标准洪水，易造成局部人力难以抗拒的自然灾害。

2.3 以局部性为主，发生频率较高

资峪沟流域地处南北交界处，局部小气候显著，垂直变化和区域差异较大，局部地区暴雨山洪、泥石流、滑坡体等自然灾害频发，尤其在局部多发生超量级的暴雨洪水灾害。山区的洪涝灾害一般产生于大暴雨，时降雨超过30 mm或日降雨超过100 mm，就极可能引起洪涝灾害。据资料统计，丹凤县资峪镇进入20世纪90年代以后，洪涝灾害更加频繁，平均每年发生4~5次大的暴雨灾害。

2.4 灾害造成的损失惨重，恢复难度极大

由于特定的自然地理环境，每遇暴雨，不仅山洪暴发，河水泛滥成灾，而且伴有山体滑坡等地质灾害，造成房屋倒塌、人员伤亡，水利、交通、通信、电力等基础设施极度毁坏，农田淹没，粮食无收，多种自然灾害形式交织在一起，损失巨大。因灾死亡近百人，造成了严重的经济损失，因山区财政困难，灾后政府只能拿出少量钱来安排灾民的吃、穿、住问题，水毁修复难度极大。

3 防洪工程设计洪水分析

资峪沟流域内无水文站，属无实测水文资料地区。因此，本次设计拟采用《商洛地区实用水文手册》提供的推理公式法、汇水面积相关法、综合参数法及鱼岭水库计算成果比拟法分别进行设计洪水计算。

3.1 推理公式法推求设计洪水

资峪沟流域控制面积147 km2，根据《商洛地区实用水文手册》，设计暴雨历时取12 h。查《商洛地区实用水文手册》提供的年最大1 h、3 h、6 h、12 h、点雨量均值等值线图和变差系数Cv等值线图，得不同历时流域中心的暴雨量均值H和变差系数Cv，采用Cs=3.5Cv查P－Ⅲ型频率曲线模比系数KP值表，利用公式Hp=KpH计算不同频率不同历时的面暴雨量Htp，并利“手册”提供的点面折算系数公式计算的不同重现期的设计面暴雨量HtB，计算结果见表1。

表1 不同频率不同历时面暴雨量计算表 单位：mm

资峪沟流域处于长江流域丹江中游区，适合蓄满产流，由《商洛地区实用水文手册》查得，Im＝80 mm，前期影响雨量为53.33 mm，则在暴雨过程上一次扣除初损雨量I0=Im-Pa=26.67 mm，求得不同频率暴雨的产流过程。根据《商洛地区实用水文手册》，潜流量占产流总量∑R的20%，各时段采用平均扣损，从产流过程中减去潜流过程即得地面净雨过程。然后采用暴雨资料推求法进行汇流计算。经量算沿主河槽从出口断面至分水岭的最长距离28.0km，沿流程L的平均比降23.6‰。采用图解法推求不同频率的洪峰流量，将t～Qm和Qm～τ关系曲线绘制在同一张坐标纸上，如图1、2、3，两条曲线交点的纵坐标即为洪峰流量，横坐标为汇流历时。潜流按等腰三角形计算，潜流过程的起点与地面径流过程的起点对应，峰值位于地面径流过程的终点，Q潜以后的潜流量，按对称分布计入，基流按等流量加入。经计算，推理公式法推求资峪沟各频率下洪峰流量的结果见表2。

图1 何家店村段Qm～τ和t～Qm关系曲线图

图2 宽坪村段Qm～τ和t～Qm关系曲线图

图3 店子村段Qm～τ和t～Qm关系曲线图

3.2 汇水面积相关法

根据商洛地区水文、气象和地形、地貌、土壤、植被等自然地理特点，并照顾流域，将全地区分为六个汇水分区：即洛河、丹江上游、丹江中游、丹江下游、金钱河、旬河、乾佑河，而本区域处于丹江中游游区，n＝0.612。根据《商洛地区实用水文手册》提供的洪峰流量经验公式，采用汇水面积相关法计算得设计洪峰流量见表2。

3.3 综合参数法

“手册”提供的丹江分区综合经验指数为n=0.61、α=0.0255、β=0.593，查“手册”提供的“年最大6小时点雨量均值等值线图”得流域中心均值P6h=44 mm，查“手册”提供的“年最大6小时点雨量变差系数Cv等值线图”得流域中心Cv＝0.54，采用Cs＝3.5Cv，利用综合参数法公式求得不同重现期的资峪沟洪峰流量计算结果见表2。

3.4 鱼岭水库设计洪水计算成果

根据《陕西省鱼岭水库除险加固工程初步设计报告》水文章节内容可知，鱼岭水库20年一遇设计洪峰流量为646 m3/s，10年一遇设计洪峰流量为460 m3/s。将鱼岭水库设计洪水计算成果，依据水文比拟法：Q设=(F设/F参)^（2/3）×Q参，比拟至工程区，确定各区段设计洪水见表2。

3.5 洪峰流量合理性分析

4种方法推求出的资峪沟的不同频率洪峰流量成果汇总于表2。

表2 不同方法设计洪峰流量汇总表

从表2可以看出，前三种公式均采用《商洛地区实用水文手册》，计算成果相差较小。资峪沟为山区性河流，其暴雨是产生洪水的主要原因。推理公式法是使用《暴雨洪水图集》中总结地区实测暴雨洪水资料分析出来的暴雨—洪水关系进行计算，较多的采用了流域的特征值和经验参数，既代表了区域洪水的共性，又突出了计算流域洪水的特性，成果精确度相对较高。鱼岭水库计算成果采用瞬时单位线法，再用此方法比拟至工程区，精度较差。再者，老君河流域面积262.0 km2与资峪沟流域面积147 km2相差较大，且两流域条件相差较大。故只作为比较值，不采用此结果。本次山洪沟治理，主要是防御暴涨暴落的洪水，综合考虑，设计洪水采用推理公式法计算结果。

为了复核《商洛地区实用水文手册》推理公式法的可靠性，又采用《陕西省中小河流域设计暴雨洪水图集》重新计算。《陕西省中小河流域设计暴雨洪水图集》与《商洛地区实用水文手册》在推理公式上只有雨型，汇流参数（商洛m=1.02；省m=1.06），潜流计算公式上略有不同（商洛，通过《陕西省中小河流域设计暴雨洪水图集》上参数得出的资峪沟各频率下洪峰流量推求成果见表3。

表3 《陕西省洪水图集》推理公式法推求资峪沟各频率下洪峰流量成果表

经复核《商洛地区实用水文手册》与《陕西省中小河流域设计暴雨洪水图集》推理公式法计算成果相差较小，故《商洛地区实用水文手册》计算成果较合理。根据堤防工程区不同情况，何家店村段、店子村段设防标准为10年一遇，其洪峰流量分别为93 m3/s、282 m3/s，宽坪村段设防标准为20年一遇，洪峰流量为206m3/s。

4 结语

资峪沟两岸为大片村镇、农田，没有标准有效的防洪堤防，资峪沟为丹江一级支流，该流域上无水库。丹凤县资峪沟防洪治理工程共分为3段，自上而下为何家店村段、宽坪村段、店子村段，下游终点控制的流域面积分别为：27 km2、55 km2、147 km2，治理河段总长3550 m。为了确保堤防工程科学建设，采用4种方法，对不同堤防段的设防洪水进行了计算分析，并进行了验证，最终确定推理公式法求的结果最为准确。该工程完成后，堤防防洪标准将由现在的不足5年、10年一遇提高到10年、20年一遇，可有效地保证当地安全。