安徽省中小河流洪水计算分析——以南河为例

胡森林

（安徽省水利水电勘测设计研究总院有限公司，安徽 合肥 230088）

1 流域概况

南河地跨安徽省池州市青阳县、芜湖市南陵县，流域集水面积236km2，其中青阳县境内197.4km²，河道干流长度33km，河道平均坡度3.65‰。南河是山丘区河流，流域内地形复杂，沟壑纵横交错，山势陡峻，整个地形南部高，北部低。南河是七星河的支流，在木镇镇汇入七星河，在石安以上又分为酉华河和乔木河。酉华河发源于青阳、泾县两县交界处万脚岭以南的山峰，集水面积125.6km2，干流长度19.3km，河道平均坡度8.5‰；乔木河为南河主源，发源于青阳、南陵、泾县三县交界处，流经南陵县烟墩镇霭里村，青阳县乔木乡、酉华镇、木镇镇，集水面积80.2km²，干流长度22.4km，河道平均坡度2.36‰。

2 洪涝灾害

南河属山区性河流，河道上下游高差悬殊，源短流急，洪水暴涨暴落，两岸堤防标准低，洪涝灾害频繁，建国后洪灾较大的年份有1954 年、1969 年、1970 年、1983 年、1991 年、1995 年、1998 年、1999 年、2016 年和2020 年。

南河乔木段，1998 年以来，影响较大的洪灾共3 次，分别为1998 年7 月、2010 年6 月、2016 年7 月。其中最为严重的为2010 年7 月10 日，金山铺居民房屋进水约28 户，房屋进水最深深度约1.5m。2020年7 月6 日，金山铺和集镇金星组道路积水，房屋进水深度近1m。

南河木镇河段木镇圩受到南河、北河上游暴雨洪水和长江回水洪水的双重影响，决定着木镇镇历史上就是洪灾多发地区。1975 年以前，木镇镇沿河各圩几乎年年被淹，经过历次治理，采取了河道裁弯取直与疏浚、堤防加固等措施，防洪标准虽然有所提高，但仍然偏低，1983 年木镇圩出现历史最高水位17.3m，1991 年、2002 年堤防漫破，1995 年、1998 年和1999 年堤防出现多处险情。2011 年南河木镇河段防洪工程治理以来十余年，经过2016 年、2020 年大水，已治理河段又出现水毁、塌方7 处。

2020 年长江流域发生大洪水，南河流域受到长江水位顶托，河道持续高水位，汛期流域全境先后多次发生较大的强降雨，降雨强度大、雨势急，覆盖范围广、影响程度深，造成了较大灾情，流域内多处出现险情。木镇镇、乔木乡受灾严重，受灾人口1.2 万人，农作物受灾面积2.7 万亩，直接经济损失1.2 亿元。

3 水文气象

南河流域地处长江下游南岸，属亚热带湿润季风气候区，气候温和，雨量充沛，日照充足，湿度较大，无霜期长，四季分明。

流域多年平均气温16.0℃，多年月平均最高气温为8 月份的36.8℃，多年月平均最低气温为1 月份的-3.3℃，极端最高气温为40.5℃，极端最低气温为-14.3℃。多年平均无霜期240～250d，多年平均风速2.1m/s，最大风速超过20m/s。

流域有木镇和丫山2 个雨量站。木镇站多年平均降水量1454.1mm，以1983 年的2323.7mm 最大，1978 年的863.4mm 最小，最大值是最小值的2.69 倍；丫山站多年平均降水量1452.8mm，以1983 年的2501.1mm 最大，1994 年的845.7mm 最小，最大值是最小值的2.96 倍。两站年内降水主要集中在4—8 月份，该段时期降水量占全年降水量的62%以上，其中以6 月份最大，均占全年的17%以上。

4 设计洪水计算

4.1 流域特征计算

根据地形图，对南河流域主要节点流域特征值进行量算，主要控制断面流域参数如表1 所示。

表1 主要控制断面流域参数表

4.2 设计暴雨计算

南河流域内没有水文站，但有木镇和丫山两个雨量站。木镇雨量站设立于1966 年，雨量器高程20m；丫山雨量站位于北河上游南陵县境内，设立于1983 年，雨量器高程50m，两站具有设站以来至今的雨量观测资料。设计暴雨采用间接法推求，选择实测暴雨及暴雨图集计算并进行比较。

（1）实测暴雨

木镇站有1967—2017 年共51 年实测最大1d、3d降水量资料，丫山站有1983—2017 年共35 年实测最大1d、3d 降水量资料。丫山站系列较短，为使两站资料可比性更强，对丫山站资料插补延长，使两站系列长度一致，经计算，木镇站最大1d 暴雨均值为105.7mm，Cv=0.50，Cs=3.5Cv，设计暴雨5 年一遇为141mm，10 年一遇为176mm，20 年一遇为211mm；最大3d 暴雨均值为161.5mm，Cv=0.53，Cs=3.5Cv，设计暴雨5 年一遇为216mm，10 年一遇为275mm，20 年一遇为332mm。丫山站最大1d 暴雨均值为107.7mm，Cv=0.46，Cs=3.5Cv，设计暴雨5 年一遇为143mm，10 年一遇为176mm，20 年一遇为207mm；最大3d 暴雨均值为161.9mm，Cv=0.52，Cs=3.5Cv，设计暴雨5 年一遇为216mm，10 年一遇为273mm，20 年一遇为329mm。

木镇站和丫山站均没有历年最大24h 暴雨资料，附近的青阳站多年平均最大24h 暴雨量与最大1d 暴雨量比值为1.13，借用该比值系数1.13，计算得出木镇站设计暴雨5 年一遇为159mm，10 年一遇为199mm，20 年一遇为238mm；丫山站设计暴雨5 年一遇为162mm，10 年一遇为199mm，20 年一遇为234mm。丫山站和木镇站均没有实测最大1h 暴雨，最大1h 暴雨参数只能查《安徽省暴雨参数等值线图、山丘区产汇流分析成果和山丘区中、小面积设计洪水计算办法》[1]（下文简称《84 年洪水计算办法》）中的最大1h 暴雨参数等值线图取值。各频率设计暴雨如表2 所示。

表2 设计暴雨成果表（单位：mm）

（2）暴雨图集法

暴雨图集采用安徽省水利水电勘测设计院1984年编制的《84 年洪水计算办法》中的最大1h、最大24h 暴雨参数等值线图，和1996 年编制的最大3d暴雨参数等值线图计算。经查算项目区年最大1h 均值为43mm，Cv=0.55，Cs=3.5Cv，设计暴雨5 年一遇为58mm，10 年一遇为74mm，20 年一遇为90mm；最大24h 均值为116mm，Cv=0.55，Cs=3.5Cv，设计暴雨5 年一遇为156mm，10 年一遇为200mm，20年一遇为243mm；最大3d 均值为155mm，Cv=0.55，Cs=3.5Cv，设计暴雨5 年一遇为208mm，10 年一遇为267mm，20年一遇为325mm。设计成果如表3所示。

表3 设计暴雨成果表（单位：mm）

（3）设计暴雨成果分析

如表4 所示，采用丫山站、木镇站实测暴雨推求设计洪水与暴雨图集法推求成果对比，可知木镇站与丫山站同时段同频率设计暴雨基本相等，略大于图集同频率设计暴雨，考虑暴雨图集成果兼顾了局部平衡，本次规划设计选用暴雨图集成果。

表4 设计暴雨成果对比表（单位：mm）

4.3 面净雨量计算

根据《84 年洪水计算办法》，设计面净雨量等于暴雨量扣除损失量和地下水，皖南山区重现期在50年一遇以上时共扣除50mm，以下时共扣除70mm。

4.4 汇流计算

根据全省50 个测站的305 次洪水，用纳希瞬时单位线法为模型，分析并综合得出计算瞬时单位线参数m1值的地区经验公式如下[2]：

瞬时单位线参数m1=N·k，在江淮之间N 值取3.0，皖南地区当流域面积F ≤50km²时N=3.0，F在50～500km² 之 间 时，N=3.5。鉴 于m1=N·k，m1一定时N 大k 就小、N 小k 就大，故N=3.0 或N=3.5对设计洪水成果影响甚微，因此此处不考虑流域面积大小，N 均用3.0，k 的计算式变为：

根据《84 年洪水计算办法》计算重要节点洪水过程线，求得不同频率下的设计洪水，如表5 所示。

表5 设计洪水成果表（单位：m3/s）

5 结语

新一轮的中小河流治理应聚焦新阶段水利高质量发展，坚持系统观念，强化底线思维，以流域为单元，统筹上下游、左右岸、干支流开展系统治理。本文采用间接法计算南河山丘区洪水，为南河治理提供了规划参考依据。本次南河总体治理方案，基本维持河道现状平面形态，通过堤防加固、水毁修复、岸坡整治、河道疏浚、拦河堰坝或穿堤建筑物改建将南河流域城镇防洪能力提高到20 年一遇，村庄段10 年一遇。同时完善工程管理体制，进行监测预警和智慧化建设，完善防洪非工程措施。通过防洪工程与非工程措施相结合，逐步构建安全可靠的流域综合防洪体系，为南河流域经济社会发展提供可靠的防洪保安设施，为区域城乡建设和环境改善提供良好的水利基础条件