县川河河曲段河道治理工程水文分析计算

张凤军

（晋中市水文水资源勘测分站，山西 晋中 030600）

1 基本概况

河曲县位于忻州市西北部，地处晋陕蒙三省交界。县川河为黄河一级支流，于旧县乡河畔村禹庙汇入黄河。沿程平均纵坡6.57‰，全长110km，其中河曲县境内51.5km，占总长的46.82%。

县川河流域属亚寒带大陆性气候，根据实测资料统计，多年平均气温9.8℃，1998年1月18日出现极端最低气温-23.7℃，1999年7月24日出现极端最高气温39.9℃。年平均降水量396.4mm，降水主要集中在主汛期，7、8月降水量占全年降水量的52%。

2 水文分析计算

旧县水文站为县川河干流控制站，控制流域面积1562km2，县川河1960—1996年多年平均径流量为1732万m3，其中洪水径流量均值为1494万m3。

县川河河曲段治理段长度21.265km，治理区段为俊家庄村至草家坪村段，治理始端以上控制流域面积786.24km2，治理末端以上控制流域面积1248.99km2，主要有尚峪河支流汇入。除尚峪河外，汇入该段大于5km2的支沟有5条，由于5条沟总控制面积只有57.48km2，占治理段总控制流域面积的4.6%，因此可忽略该支沟产、汇流对治理段洪水的影响[1]。

本次水文比拟法参证旧县水文站设计洪水成果，本次设计采用1958年调查洪水为特大洪水，洪峰流量为2840m3/s，重现期定为146年。

3 设计流域的雨力值

本次计算参照采用山西省水利厅2010年12月出版的《山西省水文计算手册》（以下简称《手册》）进行计算[2]。

3.1 流域特征参数值

根据1∶5万地形图量测及《山西省水文计算手册》有关方法计算，治理段末端草家坪以上流域控制面积F=1248.99km2，流域下垫面产流地类，由黄土丘陵阶地、黄土丘陵沟壑、灰岩灌丛山地组成。黄土丘陵阶地127.42km2、黄土丘陵沟壑1008.97km2、灰岩灌丛山地112.6km2。流域主河道长度L=73.63km，流域平均宽度B=16.96km，纵坡J=6.8‰，流域特征值θ=6.54。

尚峪沟汇入后流域控制面积F=1179.96km2，流域下垫面产流地类，由黄土丘陵阶地、黄土丘陵沟壑、灰岩灌丛山地组成。黄土丘陵阶地127.42km2、黄土丘陵沟壑939.94km2、灰岩灌丛山地112.6km2。流域主河道长度L=63.43km，流域平均宽度B=18.6km，纵坡J=6.8‰，流域特征值θ=5.71。

尚峪沟汇入前流域控制面积F=849.96km2，流域下垫面产流地类，由黄土丘陵阶地、黄土丘陵沟壑、灰岩灌丛山地组成。黄土丘陵阶地127.42km2、黄土丘陵沟壑631.44km2、灰岩灌丛山地91.10km2。流域主河道长度L=63.43km，流域平均宽度B=13.40km，纵坡J=6.8‰，流域特征值θ=5.41。

工程治理段始端俊家庄以上流域控制面积F=786.24km2，流域下垫面产流地类，由黄土丘陵阶地、黄土丘陵沟壑、灰岩灌丛山地组成。黄土丘陵阶地127.42km2、黄土丘陵沟壑567.72km2、灰岩灌丛山地91.10km2。流域主河道长度L=54.30km，流域平均宽度B=14.48km，纵坡J=6.8‰，流域特征值θ=5.41。

3.2 设计暴雨

3.2.1 治理段末端草家坪村以上流域，设计频率为10%的设计暴雨[3]

（1）不同历时定点暴雨参数

流域面积F=1248.99km2，参照《手册》表6.1.1的选点原则，本工程选取五个定点，不同历时定点暴雨参数见表1。

表1 不同历时定点暴雨参数

（2）设计暴雨参数

流域位于水文分区西区，不同频率不同历时设计点雨量、折减系数、设计面雨量及暴雨参数见表2。

表2 不同频率设计暴雨参数

3.2.2 尚峪沟汇入后流域设计频率为10%的设计暴雨

（1）不同历时定点暴雨参数

流域面积F=1179.96km2，参照《手册》表6.1.1的选点原则，本工程选取五个定点，不同历时定点暴雨参数见表3。

表3 不同历时定点暴雨参数

（2）设计暴雨参数

流域位于水文分区西区，不同频率不同历时设计点雨量、折减系数、设计面雨量及暴雨参数见表4。

表4 不同频率设计暴雨参数

3.2.3 尚峪河汇入前流域设计频率为10%的设计暴雨

（1）不同历时定点暴雨参数

流域面积F=849.96km2，参照《手册》表6.1.1的选点原则，本工程选取四个定点，不同历时定点暴雨参数见表5。

表5 不同历时定点暴雨参数

（2）设计暴雨参数

流域位于水文分区西区，不同频率不同历时设计点雨量、折减系数、设计面雨量及暴雨参数见表6。

表6 不同频率设计暴雨参数

3.2.4 治理段始端俊家庄以上流域设计频率为10%的设计暴雨

（1）不同历时定点暴雨参数

流域面积F=786.24km2，参照《手册》表6.1.1的选点原则，本工程选取四个定点，不同历时定点暴雨参数见表7。

表7 不同历时定点暴雨参数

（2）设计暴雨参数

流域位于水文分区西区，不同频率不同历时设计点雨量、折减系数、设计面雨量及暴雨三参数见表8。

表8 不同频率设计暴雨参数

4 水文比拟法计算

采用水文比拟法结果可知，尚峪河汇入前控制流域面积849.96km2，治理始端俊家庄以上控制流域面积786.24km2，区间流域面积63.72km2，两个断面计算设计流量分别为475.2m3/s、457.9m3/s，相差不大；尚峪河汇入后控制流域面积1179.96km2，治理末端草家坪以上控制流域面积1248.99km2，区间流域面积69.03km2，两个断面计算设计流量分别为548.2m3/s、561.3m3/s，相差不大[4-5]。

综合考虑，本次治理段设计洪峰流量为：俊家庄至尚峪河汇入口10年一遇洪峰流量为475.2m3/s，尚峪河汇入口至草家坪10年一遇洪峰流量为561.3m3/s。