增江流域派潭河上游段河道设计洪水研究

邓瑞欣 范立柱

【摘要】本文的主要研究内容是推求中小河流派潭河上游段河道设计洪水。派潭河上游没有实测洪水资料，有4座具有调蓄作用的小型水库，4座小型水库的串联、并联造成设计洪水地区组成情况复杂，本文采用当量集雨面积和当量河长的计算方法，来考虑水库调洪对河道设计洪水的影响。并且将该方法计算得到的设计洪水與一般方法计算的设计洪水做对比，分析洪水计算的合理性。

【关键词】派潭河；设计洪水；中小河流

1、基本概况

我国中小河流数量多、分布广，然而在中小河流治理中存在防洪基础设施薄弱、河道淤积萎缩严重等问题。全国约有2/3的中小河流达不到规定的防洪标准，70%的中小河流经常发生洪涝灾害以及山洪、泥石流等山地地质灾害，伤亡人数占全国水灾伤亡总人数的2/3以上。

增江流域派潭河是派潭镇境内的主要河流，属增江一级支流。派潭河上游为典型的中小河流，河道两岸处于无堤防状态，洪涝灾害频繁。派潭河上游（何大塘拦河坝以上）范围内共有5座水库，分别为大封门水库、七星墩水库、白水寨水库、石马龙水库和大汾河水库，其中七星墩水库和白水寨水库并联后汇入石马龙水库，石马龙水库、大封门水库和大汾河水库并联后汇入派潭河。设计洪水地区组成十分复杂。

2、计算过程和方法

派潭河何大塘拦河坝以上总集雨面积为82.13km2，其中包括大封门水库集雨面积25.8 km2，石马龙水库集雨面积10.82 km2（包括七星墩水库和白水寨水库集雨面积），大汾河水库集雨面积较小，仅有0.94km2，对洪水调蓄影响较小，本次计算不考虑大汾河水库调洪的影响，仅考虑大封门水库、七星墩水库、白水寨水库和石马龙水库的调洪影响。

本次计算过程和方法如下：

（1）计算需要调洪的水库的天然入库洪水。先分别对七星墩水库、白水寨水库和大封门水库进行调洪。由于七星墩水库和白水寨水库汇入石马龙水库，因此石马龙水库的入库洪水应该由七星墩水库下泄洪水、白水寨水库下泄洪水和石马龙水库区间洪水组成。

（2）当量面积法推求设计洪水。由于本河段没有实测洪水，难以分析洪水演进参数，各水库坝下的洪水演进到各控制断面很难做出定量的分析，现采用当量集雨面积法，即把一个水库的某频率洪水的下泄量模拟成相当该下泄量的汇水面积来量，应用了流域面积n次方比的概念，再根据折减后的流域面积求出折减后的相应的河长，然后利用折减后的流域面积、河长和原坡降计算设计洪水，此设计洪水即为各控制断面考虑水库调节后的设计洪水结果。此方法多用于广东地区，目前采用的主要项目有东江流域西福河地区的水面线推算和萝岗区流溪河流域凤凰河水面线的推算。

1）当量集雨面积

（2-1）

式中：——分别为水库调洪前和调洪后的设计洪水；

——分别为水库原集水面积和折减后的集水面积；

n值在广东省10km2以下特小流域为0.84，小流域10～100km2为0.6～0.8，广东省水文局分析流溪河、新街河干流（中等流域）为0.5，本次计算为小流域，采用0.7。

2）当量河长

求得各水库当量集雨面积后，进而求得各控制断面处各频率的当量集雨面积，根据各控制断面处当量集雨面积可根据以下公式求得当量河长：

（2-2）

式中：——各控制断面处原集雨面积（km2）；

——各控制断面处原河长（km）；

——各控制断面处当量集雨面积（km2）；

——各控制断面处当量河长（km）；

（3）根据求出的各控制断面的当量集雨面积和当量河长求出各控制断面的设计洪水。

（4）对计算的设计洪水进行合理性分析。

3、设计洪水

3.1暴雨参数

设计点暴雨量按2003年省水文局颁布的《广东省暴雨参数等值线图》成果提供的历时为1、6、24、72h的暴雨参数等值线图，查出集水区域中心处各历时点雨量的均值和值，按公式（值用=3.5的皮尔逊III型曲线），算得流域的P=5%和P=10%频率各历时点暴雨量，得出各历时设计面暴雨量。

3.2流域参数

流域内各水库流域参数、派潭河上游流域参数成果见表2和表3。

3.3考虑水库调洪后流域参数

根据公式2-1和2-2求得的各水库的当量集雨面积见表7，其中考虑水库调洪影响后的派潭河上游流域参数见表8。

3.4考虑水库调蓄的设计洪水成果

根据考虑水库调洪后断面的当量集雨面积和当量河长，采用综合单位线和推理公式法分别计算设计洪水，最终选用综合单位线的成果，考虑水库调洪后断面的设计洪水成果见表9。

3.5设计洪水合理性分析

在《增城市派潭镇派潭河上游小流域综合治理规划报告》（已批复）中已有派潭河在何大塘拦河坝上各频率的洪水成果，与本次计算成果进行分析对比，两者各频率的洪水成果差值均在0.27%以内，说明本次设计洪水值基本合理，可以采用。分析结果见下表10。

4、结语

本文较好地解决了多水库影响下的中小河流设计洪水的计算问题，避免了复杂的洪水演进，简化了计算步骤。论文成果为派潭河中小河流的治理提供了依据，当量集雨面积和当量河长的计算方法也可以为其它有多座水库影响的河道设计洪水的计算提供参考，但由于时间和水平所限，对其中有些问题的研究还不够透彻。本文应用了流域面积n次方比的概念，但对参数n值的选取，地方经验性较强，缺乏充分的理论依据和系统的步骤方法，今后可从n值可能代表的物理含义角度出发，深入开展n值选取的理论研究。

参考文献：

[1] 广东省水文局. 广东省暴雨参数等值线图[S]， 2003

[2]广东省水文总站. 广东省暴雨径流查算图表使用手册， 1991

[3]赵振兴， 何建京. 水力学[M]. 北京：清华大学出版社， 2005

[4] 广东省水利水电勘测设计研究院.增城市派潭镇派潭河上游小流域综合治理规划报告[R].广东：2008.

[6] 增城市水利水电勘测设计室.大封门水库除险加固工程报告初步设计报告[R].广东：1999.

[7] 王国安. 中国设计洪水研究回顾和最新进展[J]. 科技导报， 2008，26（21）： 85-89

[8] 卢祖贵. 浅析华东地区特小流域设计洪水计算方法[J]. 水电站设计， 2011，27（3）： 84-86