摘要：探討缺乏資料的河道治理洪水分析方法，論述各方法存在的局限性。采用洪水調(diào)查綜合分析法和水文比擬法，對(duì)富源河道治理進(jìn)行洪水分析，估算各個(gè)防洪控制斷面的設(shè)計(jì)洪水，綜合分析確定采用值。討論洪水調(diào)查綜合法運(yùn)用于缺乏資料的小流域設(shè)計(jì)洪水的實(shí)用性。
關(guān)鍵詞：小流域；設(shè)計(jì)洪水；河道治理
河道設(shè)計(jì)洪水是河道治理工程的樞紐設(shè)計(jì)因素之一。在工程設(shè)計(jì)中，常因缺乏水文資料而無(wú)法對(duì)工程設(shè)計(jì)洪水做出準(zhǔn)確的推求，需借助鄰近流域資料采用水文比擬或者經(jīng)驗(yàn)公式法推求，不同的推求方法得到的設(shè)計(jì)成果差異較大［1］。中小流域就更難收集到水文資料。缺乏資料的河道治理洪水設(shè)計(jì)主要采用鄰近水文站水文比擬法、地區(qū)綜合經(jīng)驗(yàn)公式法、推理公式法以及洪水調(diào)查綜合分析法等方法進(jìn)行推求。
1河道治理洪水計(jì)算方法
1.1水文比擬法
當(dāng)治理河段所在流域內(nèi)有較長(zhǎng)的實(shí)測(cè)洪水資料的水文站時(shí)，用流量資料推求設(shè)計(jì)洪水方法采用頻率分析計(jì)算水文站設(shè)計(jì)洪水，再以水文站設(shè)計(jì)洪水為依據(jù)，用水文比擬法推求設(shè)計(jì)斷面洪水。采用面積比擬法時(shí)主要受到相似流域水文資料齊全性和控制面積之差兩個(gè)要素的影響，同時(shí)也很難精準(zhǔn)界定流域相似度，因此，水文比擬法在流域控制面積相差不大的中型流域且水文資料齊全的參證流域?qū)嵱眯圆泡^高［2］。
1.2地區(qū)綜合經(jīng)驗(yàn)
治理河段流域內(nèi)無(wú)水文站點(diǎn)，所處地區(qū)有實(shí)測(cè)和調(diào)查的暴雨洪水資料，找出洪峰流量與流域特征、降雨特性之間的相關(guān)關(guān)系，運(yùn)用地區(qū)綜合經(jīng)驗(yàn)對(duì)洪水參數(shù)分析，然后推求各個(gè)設(shè)計(jì)斷面的洪水。地區(qū)綜合經(jīng)驗(yàn)法受區(qū)域特性、下墊面影響較大，通用性差。
1.3推理公式
當(dāng)治理河段流域內(nèi)無(wú)水文站點(diǎn)或水文站的資料短缺，一般采用查《云南省暴雨洪水查算使用手冊(cè)》法查產(chǎn)流參數(shù)匯流參數(shù)，由暴雨資料推求設(shè)計(jì)洪水。首先對(duì)暴雨資料進(jìn)行頻率分析，得出設(shè)計(jì)暴雨。依據(jù)設(shè)計(jì)暴雨采用單位線法和水科院法［3］推求設(shè)計(jì)洪水。尤以水科院法運(yùn)用較廣，但推理運(yùn)用查手冊(cè)的參數(shù)無(wú)法體現(xiàn)海拔的差異性，同時(shí)設(shè)計(jì)結(jié)果對(duì)其匯流參數(shù)m值的選取敏感性較強(qiáng)。
1.4洪水調(diào)查綜合
洪水調(diào)查綜合法是調(diào)查治理河段或附近河段常遇洪水洪痕或近年較大洪水洪痕估算相應(yīng)的洪峰流量，從而綜合分析估算各控制斷面的設(shè)計(jì)洪水。
2云南省中小河流治理特點(diǎn)
云南省中小河流河道治理洪水設(shè)計(jì)有其特殊性及缺陷：一方面，中小河流流域內(nèi)常無(wú)水文站或雨量站，無(wú)法收集到實(shí)測(cè)洪水及暴雨資料，屬于無(wú)資料地區(qū)；另一方面，設(shè)計(jì)流域與參證水文站面積相差太大，水文站控制面積一般較大，而設(shè)計(jì)流域面積較小，無(wú)法采用水文比擬法計(jì)算防洪斷面設(shè)計(jì)洪水；同時(shí)，中小河流治理河段的防洪標(biāo)準(zhǔn)較�。ǘ酁�10年一遇或20年一遇），設(shè)計(jì)成果敏感性強(qiáng)。不同計(jì)算方法計(jì)算結(jié)果差異大，對(duì)地區(qū)及資料的依賴性較強(qiáng)，尤其在參數(shù)及系數(shù)的選取上。應(yīng)結(jié)合河道安全泄量的復(fù)核結(jié)果分析洪水成果與設(shè)計(jì)調(diào)查的符合性。
3典型實(shí)例
富源縣古木河治理工程分為兩段：集鎮(zhèn)段及古木段。集鎮(zhèn)段，從集鎮(zhèn)停車(chē)場(chǎng)處到山背后落水洞處，總治理長(zhǎng)度3.5km；古木段，從河頭起到古木村段，治理長(zhǎng)度6.86km。古木河為黃泥河支流，發(fā)源于富村鎮(zhèn)居黑村，流經(jīng)河頭起、大凹子、螞蝗田、古木，在岔河口匯入小黃泥河，河長(zhǎng)19.7km，集水面積207.2km2。依據(jù)《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL252-2017）［4］及《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB50201-2014）［5］確定的設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)，需提供工程斷面十年一遇的設(shè)計(jì)洪水及施工洪水。此次采用洪水調(diào)查綜合法及水文比擬法分析設(shè)計(jì)斷面洪水。
3.1洪水調(diào)查綜合法計(jì)算
根據(jù)常遇洪水洪痕調(diào)查，集鎮(zhèn)段（CKZ0+574.6m）河段常淹水漬痕跡高程在1940.2m~1940.3m之間。實(shí)測(cè)橫斷面水面較平緩，比降為6‰。糙率參照《水力學(xué)》［6］粗糙系數(shù)n值表中“天然河道糙率”綜合確定。橋涵河道糙率主槽在0.035-0.050之間，本次取用0.040，按《水力學(xué)》中曼寧公式及謝齊公式計(jì)算常淹水漬對(duì)應(yīng)流量為9.37m3/s。古木段（CKZ5+726.1m）常淹水漬痕跡高程為1309.6m~1309.7m，高1.2m，河道平均寬度12.8m。實(shí)測(cè)橫斷面水面比降為12‰，同理計(jì)算出的常淹水漬對(duì)應(yīng)流量為42.4m3/s。將兩個(gè)斷面常遇洪水分析的流量值作為P=50%洪峰流量。
3.2水文比擬法計(jì)算
河邊站是本次流域水文設(shè)計(jì)的主要依據(jù)站。由1959～2009年實(shí)測(cè)加1932年、1935年兩年的歷史洪水，組成不連續(xù)系列進(jìn)行頻率計(jì)算。頻率曲線采用P-Ⅲ型，統(tǒng)計(jì)參數(shù)用矩法初估，經(jīng)驗(yàn)頻率適線。河邊站頻率計(jì)算成果見(jiàn)下表，頻率曲線見(jiàn)圖1。以河邊站為參證站，采用河邊站加入歷史洪水成果，按面積比指數(shù)0.67次方及最大一日降水修正，計(jì)算各斷面設(shè)計(jì)洪水成果。
3.3統(tǒng)計(jì)參數(shù)及成果
依據(jù)上述河邊水文站的頻率分析成果，此次設(shè)計(jì)河道，考慮到有落水洞、暗河等對(duì)古木河流域年際變化影響較大，依據(jù)古木河流域特性，古木河與河邊水文站所在的流域相比，年際變化較大。綜合考慮，此次治理河段參數(shù)支流集鎮(zhèn)段Cv取0.55，古木河干流段Cv取0.5。兩種方法計(jì)算出各設(shè)計(jì)斷面的設(shè)計(jì)洪水成果列于表2。
3.4成果分析及結(jié)語(yǔ)
無(wú)論采用何種方法推求，均應(yīng)進(jìn)行洪水成果的合理性分析。從計(jì)算成果看，兩種方法計(jì)算結(jié)果相差不大。洪水調(diào)查綜合法在河道治理實(shí)際工程運(yùn)用中較為廣泛。其采用的是經(jīng)實(shí)地調(diào)查的一種估算方法，調(diào)查治理段常遇洪水痕跡，依據(jù)該痕跡高程，結(jié)合實(shí)際測(cè)量的治理斷面，運(yùn)用水力學(xué)公式估算出相應(yīng)的洪峰流量，同時(shí)推算其他防洪控制斷面的設(shè)計(jì)洪水。此次洪水痕跡較明顯，能找到洪痕的斷面也較多，選用了2個(gè)斷面，同時(shí)運(yùn)用其他洪痕斷面進(jìn)行了復(fù)核，發(fā)現(xiàn)洪水調(diào)查法設(shè)計(jì)成果較為準(zhǔn)確。另外，調(diào)查時(shí)為11月，為枯季，記錄了洪痕斷面處現(xiàn)狀時(shí)的水深，流速，量算了河道斷面，依據(jù)此次設(shè)計(jì)的枯期洪水成果與現(xiàn)狀調(diào)查的枯期流量進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)兩者相差較小。水文比擬法設(shè)計(jì)中，加入了最大一日降水修正，但所依據(jù)的水文站與流域面積相差10.9倍，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)下的成果實(shí)用性弱。故此次設(shè)計(jì)選用洪水調(diào)查綜合法分析成果作為最終成果。同時(shí)，從上述結(jié)果也可看出，水文比擬法運(yùn)用于工程時(shí)，參證站與設(shè)計(jì)流域控制面積相差越大，設(shè)計(jì)成果參照性越差。各設(shè)計(jì)斷面成果將為古木河河道治理工程中治導(dǎo)線劃分及堤防設(shè)計(jì)提供依據(jù)
參考文獻(xiàn)：
［1］張修照，陳章友，劉石橋.尾礦庫(kù)工程洪水計(jì)算方法探討［J］.工程建設(shè)，2011，(2).
［2］梁海宏，黃一帆，李文輝.缺乏資料的小型流域洪水計(jì)算方法分析.陜西水利，2018，7(4)：196-198.
［3］詹道江，葉守澤.工程水文學(xué)（第三版）［M］，北京：中國(guó)水利水電出版社，2007，264-270
［4］中華人民共和國(guó)水利部.SL252-2017水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)［S］.北京：中國(guó)水利水電出版社，2017.
［5］中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.GB50201-2014防洪標(biāo)準(zhǔn)［S］.北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2014.
［6］四川大學(xué)水力學(xué)與山區(qū)河流開(kāi)發(fā)保護(hù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室.水力學(xué)（第五版）（上冊(cè)）［M］，北京：高等教育出版社，2016，196-197
