導(dǎo)語(yǔ)：水環(huán)境綜合治理工程區(qū)洪水探討一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

［摘要］周河為北洛河源頭左岸較大的一級(jí)支流，志丹縣北洛河水環(huán)境綜合治理項(xiàng)目一期工程位于周河中游。為研究該工程所在區(qū)域洪水特征，將位于周河流域的志丹水文站作為參證站，在收集整編水文站1964－2010年共47a的實(shí)測(cè)洪水資料的基礎(chǔ)上，對(duì)工程區(qū)洪水特性進(jìn)行分析，并基于水文比擬法、地區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式法和綜合參數(shù)法分別進(jìn)行設(shè)計(jì)洪水推算，最終選擇合理的設(shè)計(jì)洪水成果。分析結(jié)果顯示：工程區(qū)年最大洪水一般發(fā)生7－8月，10月偶爾也有洪水發(fā)生，志丹水文站歷史實(shí)測(cè)最大洪峰流量為2610m3／s（1977年7月6日），最小洪峰流量為123m3／s（1952年7月31日）；對(duì)設(shè)計(jì)洪水成果比選后，認(rèn)為采用水文比擬法計(jì)算的工程區(qū)設(shè)計(jì)洪水成果比較合理。分析結(jié)論對(duì)保證該工程的安全實(shí)施提供了科學(xué)準(zhǔn)確的決策依據(jù)。

［關(guān)鍵詞］水環(huán)境治理；工程區(qū)；洪水特性；設(shè)計(jì)洪水；計(jì)算成果；周河

1流域概況

周河為北洛河源頭左岸較大的一級(jí)支流，位于東經(jīng)108°31′～108°50′，北緯36°35′～37°10′之間，發(fā)源于白于山南麓靖邊縣周家嘴，從志丹縣順寧鄉(xiāng)的大擺溝入縣境，由西北流向東南，經(jīng)周河鄉(xiāng)、志丹縣城后轉(zhuǎn)向南流，過(guò)雙河鄉(xiāng)，于永寧鄉(xiāng)川口匯入洛河。河流全長(zhǎng)85．1km，流域面積1334km2，河道平均比降3．7‰。流域呈羽型，較大支流有駙馬溝、孫岔溝、麻子溝等。周河流域地貌類型主要分為黃土梁峁丘陵溝壑區(qū)和河谷階地區(qū)。梁峁溝壑區(qū)地貌以梁為主，梁頂間或有大型的孤立峁，溝谷密度大，侵蝕強(qiáng)烈，河溝深切，滑坡、瀉溜、崩塌普遍。梁、峁、坡已多辟為梯田。河谷階地區(qū)沖積階地發(fā)育，一級(jí)階地相對(duì)高出河床3～10m，面積較大而連片，階地堆積物下多石礫層。二級(jí)階地一般高出河床15～25m，由于深切侵蝕，二級(jí)階地被分割成塊狀。該縣優(yōu)良農(nóng)田多集中在二級(jí)階地上。本次主要以擬建的志丹縣北洛河水環(huán)境綜合治理項(xiàng)目一期工程為例，對(duì)該工程治理項(xiàng)目區(qū)的暴雨洪水特性、設(shè)計(jì)洪水計(jì)算分析過(guò)程及成果合理性比選方法進(jìn)行總結(jié)，也為掌握周河流域水文氣象特征有參考價(jià)值。流域水系分布見(jiàn)圖1。

2研究區(qū)參證水文站選取

擬建的志丹縣北洛河水環(huán)境綜合治理項(xiàng)目一期工程位于周河中游，流域內(nèi)沒(méi)有較大水利水電工程，選擇距離工程項(xiàng)目區(qū)最近的為志丹縣水文站為參證站進(jìn)行分析計(jì)算最為合適。該水文站距離工程區(qū)大約5km，由陜西省水利廳于1960年8月設(shè)立，為專用水文站，資料未勘?。?961年12月11日停測(cè)，1964年7月交由陜西省水文總站管理，將斷面下遷1．5km，開(kāi)始恢復(fù)測(cè)驗(yàn)工作，1965年5月斷面上遷100m，更名為志丹水文（二）站，位于陜西省志丹縣城關(guān)鎮(zhèn)，地處東經(jīng)108°46′、北緯36°49′，控制流域面積774km2，距河口距離31km，觀測(cè)項(xiàng)目齊全，連續(xù)觀測(cè)至今。本次收集志丹水文站1964－2010年共47a的實(shí)測(cè)洪水資料對(duì)暴雨洪水特性進(jìn)行分析。水文站概況見(jiàn)表1．

3洪水分析

3．1暴雨洪水特性

周河流域的洪水均系暴雨所致，暴雨多為雷暴雨。周河流域一次暴雨歷時(shí)最大暴雨期為24h左右，其主雨峰均為12h，次洪水歷時(shí)一般1～2d左右，單峰居多，該流域呈暴雨多發(fā)生地，志丹附近有暴雨中心，主要原因是該地區(qū)的地形主要屬于黃土丘陵溝壑區(qū)，植物匱乏、山大溝深、坡度比較陡，加之周河流域的河床比降較大，造成河槽的調(diào)蓄洪水的能力不佳，該流域的洪水經(jīng)常攜帶著大量的泥沙和石塊，洪水具有來(lái)勢(shì)迅猛、歷時(shí)短、暴漲暴落，峰高量小，峰型尖瘦，洪峰過(guò)程與沙峰過(guò)程基本同步或沙峰稍滯后及含沙量大的特點(diǎn)。通過(guò)分析志丹水文站1964－2010年47a實(shí)測(cè)洪水資料來(lái)看，洪水通常下最早發(fā)生在每年4月份，年最大洪水一般在7－8月發(fā)生，偶然個(gè)別年份，10月份如果有連陰雨影響的話，也會(huì)有洪水發(fā)生。志丹水文站歷史實(shí)測(cè)的最大洪峰流量為發(fā)生在1977年7月6日的洪水，最大洪峰流量為2610m3／s；最小洪峰流量則發(fā)生在1952年7月31日，最小洪峰流量為123m3／s。

3．2歷史洪水及重現(xiàn)期

依據(jù)陜西省水文水資源勘測(cè)局（原陜西省水文總站）1985年匯編的《陜西省洪水調(diào)查資料》和《延安市實(shí)用水文手冊(cè)》，周河在入洛河口上游的川口洼斷面共進(jìn)行洪水調(diào)查6次，較可靠的成果4次，即1917年2360m3／s，1956年2350m3／s，1939年1730m3／s，1933年1450m3／s。當(dāng)時(shí)調(diào)查歷時(shí)特大洪水主要來(lái)源于志丹至周河入洛河口區(qū)間暴雨。目前志丹站實(shí)測(cè)系列中大洪水值已大于或相當(dāng)于調(diào)查成果，為安全考慮，本次洪水計(jì)算直接采用志丹站實(shí)測(cè)系列進(jìn)行分析。

3．3資料選用

由于志丹水文站位于工程區(qū)河段上游，其間沒(méi)有支流加入，本次評(píng)價(jià)采用志丹水文站資料為依據(jù)，進(jìn)行洪水頻率分析計(jì)算，作為各工程斷面的設(shè)計(jì)洪水。3．3．1選樣方法采用年最大值法選樣。選取洪峰流量資料系列進(jìn)行頻率計(jì)算，即每年選取一個(gè)年最大洪峰流量，n年資料可選出n個(gè)年極值，組成一個(gè)計(jì)算樣本。3．3．2實(shí)測(cè)洪水資料系列周河流域設(shè)有志丹水文站，觀測(cè)項(xiàng)目齊全，連續(xù)觀測(cè)至今，斷面位置雖發(fā)生遷移，但遷移范圍極小，不影響資料的連續(xù)性。根據(jù)本次水文計(jì)算任務(wù)，收集周河志丹水文站1964－2010年的實(shí)測(cè)洪水資料。1）資料“三性”分析（1）資料可靠性分析支流周河志丹水文站1964－2010年洪水實(shí)測(cè)系列，均來(lái)源于陜西省水文數(shù)據(jù)庫(kù)及《水文年鑒》，并進(jìn)行了核對(duì)，調(diào)查洪水資料來(lái)源于《陜西省洪水調(diào)查資料》。該站測(cè)驗(yàn)河段順直，斷面穩(wěn)定，連續(xù)觀測(cè)至今，經(jīng)對(duì)測(cè)驗(yàn)情況進(jìn)行了解，中低水采用流速儀測(cè)流，高水采用均勻浮標(biāo)或中泓浮標(biāo)測(cè)流，洪水過(guò)程控制完整，浮標(biāo)投放符合規(guī)范要求，浮標(biāo)和流速系數(shù)為本站分析試驗(yàn)值，并經(jīng)陜西省水文水資源勘測(cè)局（原陜西省水文總站）審查批準(zhǔn)后使用，流量資料計(jì)算方法正確，成果可靠。因此，周河志丹水文站年最大洪峰流量資料系列可靠性好，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。（2）系列一致性分析資料一致性是指一個(gè)系列不同時(shí)期的資料成因是否相同。水文頻率計(jì)算洪水資料必須具有一致性，也就是各年洪水的流域產(chǎn)流、匯流條件應(yīng)保持基本相同。當(dāng)流域內(nèi)修建水庫(kù)、跨流域引水、分洪等工程及水文站遷移都會(huì)影響洪水資料的一致性。周河志丹水文站以上未建大中型水利工程，人類活動(dòng)對(duì)志丹水文站的洪水影響較小，從志丹水文站累積年最大洪峰流量－歷時(shí)曲線圖（圖2）可以看出，曲線總趨勢(shì)呈直線，雖有周期性擺動(dòng)，但曲線斜率沒(méi)有發(fā)生變化，說(shuō)明資料的一致性好。（3）系列代表性分析周河志丹水文站站具有從1964－2010年47年洪峰流量系列。點(diǎn)繪年最大洪峰流量歷時(shí)過(guò)程線圖和差積過(guò)程線，進(jìn)行周期分析可知，志丹水文站45a洪水系列中包含有大、中、小水和豐、平、枯時(shí)段的各種來(lái)水組合，其中洪水系列中包括了一個(gè)豐水和枯水時(shí)段，豐水時(shí)段為1967－1977，枯水時(shí)段為1978－2010。其中豐水年8年，平水年20a，枯水年19a。從點(diǎn)繪的年最大洪峰流量歷時(shí)過(guò)程線（圖3）和年最大洪峰流量差積曲線（圖4）以及逆序累加洪峰流量均值模比系數(shù)圖（圖5）可以看出，隨著系列的增加，洪峰流量的均值趨于穩(wěn)定。因此，志丹水文站實(shí)測(cè)洪水系列資料，代表性較好，能滿足本次洪水頻率計(jì)算的需要。2）設(shè)計(jì)洪水成果的合理性分析本次計(jì)算采用資料系列長(zhǎng)，資料的可靠性、一致性和代882表性好。并考慮了歷史調(diào)查洪水，洪峰流量均值模系數(shù)C值與原陜西省水文總站編制的《陜西省水文圖集》和《延安市水文手冊(cè)》基本一致，但本次的Cv值由于采用資料系列長(zhǎng)，地區(qū)分布更合理。說(shuō)明本次洪峰流量（天然）計(jì)算資料詳實(shí)，分析全面，成果合理可靠。

3．4工程區(qū)設(shè)計(jì)洪水計(jì)算

本工程設(shè)計(jì)洪水按照多種方法、綜合分析、合理選用的原則確定。采用水文比擬法、地區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式法和綜合參數(shù)法進(jìn)行洪水推算。3．4．1水文比擬法采用志丹水文站洪峰流量計(jì)算成果，按照水文比擬法計(jì)算工程區(qū)設(shè)計(jì)洪峰流量。計(jì)算公式如下：Q工＝（F工／F參）2／3Q參（1）式中：Q工、Q參分別為工程區(qū)和參證站設(shè)計(jì)洪峰流量（m3／s）；F工、F參分別為工程區(qū)和參證站流域面積（km2），F(xiàn)參＝774。以志丹水文站為參證站，按照水文比擬法推算的工程區(qū)設(shè)計(jì)斷面處洪水成果見(jiàn)表2。3．4．2地區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式法經(jīng)驗(yàn)公式為：Qmp＝Kp×Fn（2）式中：Qmp為設(shè)計(jì)頻率為P的洪峰流量（m3／s）；F為設(shè)計(jì)流域面積（km2）；Kp、n為設(shè)計(jì)頻率為P的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)和指數(shù)。查《延安地區(qū)實(shí)用水文手冊(cè)》知，指數(shù)n為0．61，查出不同頻率的Kp值后，將F工代入，即可求得不同頻率的設(shè)計(jì)洪峰流量，計(jì)算成果見(jiàn)表3。3．4．3綜合參數(shù)法按照《延安地區(qū)實(shí)用水文手冊(cè)》以流域內(nèi)設(shè)計(jì)暴雨量和流域特征參數(shù)為基礎(chǔ)建立的多因素經(jīng)驗(yàn)公式推算工程設(shè)計(jì)洪水。計(jì)算公式如下：QmN＝C×Nα×Fβ×ψγ×Hη3N（3）式中：QmN為重現(xiàn)期為N的設(shè)計(jì)洪峰流量（m3／s）；F為設(shè)計(jì)流域面積（km2）；ψ為流域形狀系數(shù)，ψ＝F／L2；H3N為設(shè)計(jì)重現(xiàn)期3小時(shí)面雨量；其它為經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，C＝2．54，α＝0．17，β＝0．58，γ＝0．11η＝0．49。通過(guò)計(jì)算，不同頻率設(shè)計(jì)洪峰流量見(jiàn)表4。3．4．4設(shè)計(jì)洪水的確定根據(jù)多種方法計(jì)算的工程區(qū)設(shè)計(jì)洪水及工程區(qū)歷史大洪水調(diào)查成果見(jiàn)表見(jiàn)表5。從表5中可以看出，幾種方法計(jì)算的工程區(qū)設(shè)計(jì)洪水成果相差較大，水文比擬法計(jì)算的洪水成果最大，地區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式法和綜合參數(shù)法計(jì)算結(jié)果比較接近。綜合參數(shù)法和洪峰面積相關(guān)法建立時(shí)間較早，基礎(chǔ)參數(shù)極為有限，按這兩種方法計(jì)算的洪水成果誤差依然較大。由于工程區(qū)流域面積最大為工程末端927．5km2，與志丹水文站流域面積774km2僅相差19．8％，以志丹水文站為參政站，采用水文比擬法計(jì)算的工程區(qū)設(shè)計(jì)洪水，成果比較合理。

4結(jié)語(yǔ)

志丹縣北洛河水環(huán)境綜合治理項(xiàng)目一期工程具有顯著的社會(huì)效益和環(huán)境效益，可促進(jìn)縣域社會(huì)可持續(xù)發(fā)展，對(duì)水環(huán)境和生態(tài)平衡具有十分有利的影響。通過(guò)對(duì)志丹縣北洛河水環(huán)境綜合治理項(xiàng)目一期工程區(qū)進(jìn)行洪水分析，可摸清工程區(qū)內(nèi)的暴雨洪水特征，同時(shí)確定的準(zhǔn)確設(shè)計(jì)洪水成果，對(duì)施工期制定安全合理的分洪避洪措施、保證施工工期進(jìn)行具有關(guān)鍵作用，能保證整個(gè)工程的安全順利實(shí)施。

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作者：趙田文 徐海燕 單位：陜西省志丹縣河長(zhǎng)制領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室 陜西省延安市志丹縣水利工作隊(duì)