招蘇臺河1986年決口洪水分析與推求

王榮昌，于 洋

（1.遼寧省水文水資源勘測局鐵嶺分局，遼寧 鐵嶺 112000；2.遼寧省水文水資源勘測局本溪分局，遼寧 本溪 117000）

1986年7月28日至8月l招蘇臺河上游普降大雨，流域平均雨量124 mm，降雨中心的梨樹站148 mm，7月29日河水猛漲，造成在遼寧省境內(nèi)王寶慶水文站上游右岸幾處決口跑水，決口的洪水經(jīng)招蘇臺河以西的洼地在王寶慶水文站下游回歸河道。故使實測洪峰減小（實測400 m3/s，調(diào)查計算后為586 m3/s，洪水總量增加2580萬m3）；實測水位流量關(guān)系線型改變。此次洪水為王寶慶1958年建站以來最大洪水，為此對該次洪水的調(diào)查、分析、計算成果將具有重要的實用價值。

1 測驗河段勘查

王寶慶水文站位于招蘇臺河中游，流域的大部分面積在吉林省境內(nèi)，集水面積2153 km2。在測流斷面以上2250 m為平齊線鐵路橋，鐵路橋以西1000～2800 m處是一順河流方向低洼地帶，在這段洼地的鐵路線上分別設(shè)有一涵洞和兩座過水橋，決口的洪水全部由這兩橋—涵通過，故作為推求決口洪水總量的過水?dāng)嗝妗＿@兩橋的上游2 km處有廢水庫一座（稱太民水庫，系土堤圍成，多年無人管理）。招蘇臺河右岸較低，鐵路橋以下有護堤，上游無堤，水量較大時容易決口。

2 洪水調(diào)查

1986年7月29日中午12時洪水由付家鄉(xiāng)的張家橋村決口上岸，經(jīng)由姜家村(姜家窩棚)引水渠流入太民水庫，因水庫已廢很快被蓄滿。在下午18時洪水沖開圍堤6處、160延長米，水很快到兩鐵路橋，因橋孔及涵洞泄量有限，洪水被鐵路路基阻隔，淹沒區(qū)擴大很快；29日夜間老曲家店、單家橋村也先后進水，30日晨王寶慶、三家子屯也進了水，路基內(nèi)蓄水是31日夜間開始消退的，水未退凈時又來了水，第二次洪水上岸時間是8月3日3時，在6日16時蓄水基本排凈。

水文站掌握的情況：7月30日18時橋上測流一次 Q1橋=20.1 m3/s，Q2橋=26.0 m3/s, 當(dāng)時橋孔被淹沒，水還在上漲；8月1日7時測橋前水深1.9 m，查得洪痕量深2.1 m；8月2日13時測橋前水深0.8 m；8月5日9點30分測橋前水深1.5 m，量得洪痕1.75 m。

3 資料分析判定

根據(jù)調(diào)查資料水庫潰堤是29日18時，因潰堤水急量大，認(rèn)為在18時開始橋前就蓄水、過流。由調(diào)查在31日夜間蓄水開始消退，根據(jù)實測水位、流量過程線分析，當(dāng)決口來水開始小于橋涵的最大泄量時的時間，才是蓄水最高(洪痕)時間，所以認(rèn)定在31日18時。

第一次泄水至第二次來水時的水深，是采用第一次泄水線延長方法與來水時間相交而定。第二次洪水上岸時間8月3日3時，按傳播時間3 h，可在6時到達橋前，根據(jù)實測水位、流量過程錢，來水后又下落，故采用平均時間，認(rèn)為12時以后橋前繼續(xù)蓄水，6—12時來水量較小為持平。根據(jù)實測水位、流量過程線分析判定在5月0時來水與泄水基本相等，故為第二次蓄水最高(洪痕)發(fā)生時間。

4 決口洪水量計算

4.1 點繪橋前蓄水水深過程線

根據(jù)調(diào)查、分析的資料點繪橋前蓄水水深過程線，見圖1。

圖1 橋、涵泄洪流量過程線圖

4.2 橋、涵的結(jié)構(gòu)形式

兩座橋的結(jié)構(gòu)一樣，都是直角方墩。中間橋墩寬1.0 m，3孔無底坎，高1.8 m。只是第一座橋孔寬2.67 m。第二座橋孔寬3.67 m。

涵洞為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，0.8 m×0.8 m方型涵管，管長8 m，橫穿鐵路路基（管出口被淹沒）。

4.3 泄洪流量計算

1）橋的泄流量計算。按橋的形式，根據(jù)橋前水深，分別采用自由非淹沒堰流、淹沒寬頂堰流公式兩種方法計算泄水量。

當(dāng)橋前水深小于橋孔高1.8 m時，按自由非淹沒堰流公式計算：

式中：b——橋孔寬，m；H0——橋前水深，m；m——無坎寬頂堰的流量系數(shù)，為總堰孔寬b與來水水面寬B0比值，查表而得。當(dāng)橋前水深大于橋孔高1.8 m時，按自由淹沒寬頂堰流公式計算：

式中：σs——無坎寬頂堰淹沒系數(shù)。

7月29日至8月2日兩橋非淹沒段泄洪流量為：0，9.54，26.9，49.6，65.2，26.9，2.41，2.41，26.9，62.3，49.6，18.20，0 m3/s；兩橋淹沒段泄洪流量為 77.7，69.9 m3/s。

2）涵管的泄流量計算。根據(jù)調(diào)查涵管處地面高比兩橋處要高0.4 m，所以也按淹沒管流和非淹沒堰流兩種方法計算泄洪流量。當(dāng)橋前水深大于l.2 m時，按淹沒出流計算，公式為：

式中：μc——管系流量系數(shù)；A——管徑面積，m2；Z——上下游水面差，m。

系數(shù)的采用與計算：

y=2.5n1/2-0.13-0.75R1/2（n1/2-0.1），n為管壁粗糙系數(shù)。

一般混凝土光滑壁取n=0.0125，R=d/4=0.8/4=0.200

損失系數(shù)由表中查得：∑ξ=∑ξ進+∑ξ出=0.5+1.0=1.5

淹沒段涵管泄流計算：7月30日14時、18時、31日18時、8月1日7時、5日0時、9時30分通過涵洞泄流量分別為 0.77，1.22，1.44，1.34，1.16，0.77 m3/s。

當(dāng)橋前水深小于1.2 m時，按非淹沒堰流計算，與橋孔計算相同。7月30日0時30分、7時、8月2日8時、3日0時、21時、4日7時、6日0時、8時通涵洞泄流量分別為 0.04，0.53，0.53，0，0，0.53，0.22，0 m3/s。

4.4 決口洪水量計算

由兩橋及涵洞的泄洪流量之和，點繪泄流過程線，見圖2。

圖2 橋前水深過程線圖

根據(jù)流量過程線，用面積加權(quán)法求出逐日平均流量，利用日平均流量計算出7月29日—8月6日總水量為2580萬m3；第一次跑水量1777萬m3；第二次跑水量803 萬 m3。

5 決口洪峰流量分析推求

因調(diào)查資料較少，峰值確定比較困難，本次采用圖解法分析確定。

第一次洪水到達橋前時間是7月29日l8時起，根據(jù)水位流量關(guān)系圖第二次洪水上岸到斷面時的水位為107.02 m，對應(yīng)于水位過程線時間為8月1日l時止，所以認(rèn)為第一次跑水的時間共是55 h。在這段時間內(nèi)的跑水量為1777萬m3。

從水位流量過程線上分析，兩次斷面實測流量過程基本為三角形，所以也認(rèn)為這兩次的跑水過程為三角形。

圖解法確定決口峰值量：根據(jù)跑水的時間55 h的洪水量是1777萬m3，求其跑水平均流量值為89.7 m3/s。

點繪跑水時間～平均流量過程線圖，在中心線的兩邊取平均時間連線交于中心線的流量即為最大峰量190 m3/s，使其相交三角形的水量與跑水量相等。

決口洪峰時間確定：由水位流量過程線分析洪峰出現(xiàn)時間為31日18時。

第二次跑水峰值的確定與第一次方法相同。

由過程線分析跑水時間定為8月3日12時（因12時以前有跑水但量不大，以后又落水，故取平均時間）至5月4日止，共計40 h；洪水總量力803萬m3計算平均流量為55.8 m3/s；點圖查得第二次跑水峰值為110 m3/s。