汉阴县月河综合治理工程洪水计算及成果合理性分析

翁茂峰

（中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司，陕西 西安 710065）

0 引言

月河综合治理工程从洞河入河口以上至平梁镇上游2 km处，共计长度24 km，其中干流14 km，支流10 km。包括沐浴河段综合治理、卞家沟段综合治理、观音河段综合治理、月河干流中坝段综合治理、月河干流草桥段综合治理以及多条支沟综合治理工程，共计干流10段，支流11条。主要包括防洪工程、污水治理工程、河道生态修复工程和景观工程四部分。

通过制定防洪安全、水环境提升、生态修复、景观塑造等系统性工程措施，构建“水清、岸绿、景美”的现代水系，使防护河段两岸的汉阴县城、平梁、涧池和两岸农村达到设计的防洪标准，消除月河洪水威胁，为防护区内的工农业生产及人民生命财产安全提供保障，同时全面改善河流及两岸生态环境，整体提升汉阴县中心城区城市品位，为产业发展提供良好的环境基础，实现汉阴县“安康市城市副中心，山水休闲宜居城市”的总体城市定位。

1 流域概况

月河是汉江北岸一级支流，发源于汉阴县凤凰山，总流域面积2830 km2，主河道长95.2 km，平均比降2.79‰。自上而下汇入的较大支流有马家河、沐浴河、梨园河、观音河、余家河、洞河、田河沟、白鱼河、恒河、洋溢河、花园沟和付家河等。

月河流域地处秦岭以南、凤凰山以北的低山丘陵地区，全年降水量多集中在4月～10月，而暴雨主要集中在7月～9月。7月份凤凰山北部多出现雷暴雨，笼罩面积小，但强度大；而9月份多发生霖暴雨，历时长，强度小，降雨面积大。

2 测站情况

月河干流中上游汉阴县境内没有水文站，其支流恒河上设有杨家营水文站，月河下游干流设有长枪铺水文站。杨家营水文站设立于1957年5月，控制流域面积931 km2，有设站至今的水文观测资料。该水文站基本断面曾变迁过两次:即1975年1月水尺下迁50 m改名杨家营（二）站；1999年7月因恒惠渠大坝加高，该站又下迁至恒口镇改名恒口水文站，控制流域面积为973 km2。恒口站址上游1.07 km建有恒惠渠水坝，有东西干渠引水，有1961年至今的恒惠渠引水资料。长枪铺水文站于1959年12月由陕西省水利厅设立，长枪铺水文站施测断面以上集水面积2814 km2。

长枪铺水文站和恒口水文站为月河干、支流的国家基本水文测站，测验规范，计算方法合理，成果可靠。工程区与两水文站属于同一流域和同一暴雨区暴雨特性、洪水成因、植被情况和下垫面条件类似。考虑到长枪铺水文站虽为月河干流水文站，但控制流域面积太大，与工程设计断面相差较大，故本次采用月河支流恒河恒口水文站作为本工程水文分析计算的参证站。

图1 月河流域水文站网分布及工程位置示意图

3 洪水计算

汉阴县月河综合治理工程治理长度24 km，为了合理确定工程各段的设计洪水位，分别计算月河不同河段及各支沟洪水成果。工程区无实测洪水资料，本次采用水文面积比拟法、洪峰面积相关法、综合参数法等多种方法推算设计洪水，进行综合分析确定。

3.1 水文面积比拟法

（1）资料的三性审查

本文收集了恒口水文站近59年洪峰流量资料，从资料的代表性、一致性、可靠性三方面进行了审查，最终确定本次收集的资料能够较好代表当地洪水特性，资料数据合理可靠。

（2）历史洪水调查分析

根据《陕西省洪水调查资料》记载，杨家营水文站和铁二院分别于1957年和1970年在恒河杨家营附近河段进行了历史洪水调查，调查到1889年和1938年共2场历史洪水，1889年洪峰流量为2350 m3/s，成果可靠程度为供参考；1938年洪峰流量为1920 m3s，成果可靠程度为供参考。另外《陕西省洪水调查资料》中还刊印有1957年洪水，洪峰流量为1520 m3/s，属实测资料，成果可靠程度为可靠。1889年洪水是至今最大的一场洪水，其次为1938洪水。将1889年洪水的重现期定为130年，1938年洪水的重现期应为65年[1]。

（3）参证站洪水计算

年最大洪峰流量的选样采用年最大值法，将1957年～1975年、1975年～1999年原站址实测资料进行处理得到恒口水文站1957～2015年共59年连续实测洪水资料，再加入1889年、1938年调查洪水，按不连序系列进行频率计算，用矩法估算统计参数初始值，采用P—Ⅲ型曲线适线，计算成果经与已批复的《安康市月河汉阴段综合治理工程可行性研究报告》对比基本一致，最终采用已批复执行的成果。成果表见表1。

表1 恒口站不同频率设计洪水成果表 单位：m3/s

工程区各控制断面处不同频率设计洪峰流量采用恒口水文站不同频率设计洪峰流量计算成果按面积比拟法计算，计算公式为：

式中：Q设、Q参分别为工程区各控制断面和参证站洪峰流量，m3/s；F设、F参分别为工程区各控制断面和参证站集水面积，km2；计算成果见表2。

3.2 洪峰面积相关法

根据《安康地区实用水文手册》（1983.10）总结的该区洪峰面积相关法计算各治理段设计洪峰流量。推荐的计算公式：

式中：Qp为设计频率为P的洪峰流量，m3/s；F为设计流域面积，km2；Kp、n为设计频率为P的经验参数和指数。

查《安康地区实用水文手册》（1983.10）表6-7汇水面积相关法分区参数、指数表，查得到30年、20年、10年一遇洪水计算的参数、指数Kp分别为16、13、9.9；指数n全部为0.707。由上述公式计算各断面洪水计算成果见表2。

3.3 综合参数法

计算公式：

式中：Qp为设计频率为P的洪峰流量，m3/s；F为设计流域面积，km2；J为主河道平均比降，‰；H6p为设计频率为P的6小时暴雨量，mm；K6P为设计频率为P的6小时暴雨模比系数；η，a，β，r为分区综合经验性指数。

根据《安康地区实用水文手册》（1983.10），查图“年最大6小时点雨量均值等值线图”得H6=53 mm；查图“年最大6小时点雨量变差系数等值线图”得CV=0.5；然后根据CS=3.5CV查“皮尔逊Ⅲ型曲线模比系数表”得不同设计频率的模比系数Kp，代入公式H6p=Kp×h6得不同设计频率的设计暴雨值，再查“综合参数法经验公式中分区指数成果表”得η=0.75，a=0.65，β=0.4；计算得各工程控制断面重现期30年、20年、10年一遇洪水计算成果见表2。

3.4 计算成果

将以上三种方法计算成果汇总见表2。

表2 不同方法计算洪水成果汇总表 单位：m3/s

4 计算成果及合理性分析

从表2中可以看出，月河干流各断面，三种计算方法中，洪峰面积相关法成果最大，综合参数法与水文比拟法较小，各断面成果中洪峰面积相关法成果比其它方法成果偏大6%左右，面积比拟法与综合参数法成果基本比较接近；仙鸡河以上河段及各支流河段由于流域面积较小，与杨家营水文站控制流域面积差距较大，不宜采用水文比拟法成果；综合参数考虑了流域的征值和经验参数，既代表了区域洪水的共性，又突出了计算流域洪水的特性，综合考虑采用综合参数法成果。

流域面积小于106.5 km2时，综合参数法计算结果稍大，而流域面积大于106.5 km2时，水文比拟法计算成果较大。本着工程安全考虑，以106.5 km2作为两种方法选取分界值，月河干流已经建设较多工程，且全部采用水文比拟法成果，干流为了保持上下游的一致性，月河干流流域面积大于106.5 km2采用水文比拟法成果。再根据《安康市月河汉阴段综合整治工程可行性研究报告》中，采用面积比拟法控制面积范围为101.3 km2～962 km2。本文同时也参考此分析成果。

5 结论

设计洪水分别采用三种不同方法进行计算，以流域面积106.5 km2为分界值，干流采用水文比拟法成果，最终得到洞河汇合口以上20年一遇洪峰流量为765 m3/s；支流及流域面积小于106.5 km2的月河干流采用综合参数法成果，梨园河汇合口以上20年一遇洪峰流量为337 m3/s。本工程在计算结果选定时本着“多种方法、综合分析、合理选定”的原则，用多种方法进行计算，按照流域洪水特性确定最终采用成果。