簡析林州市淅河設(shè)計洪水計算

□許長銀 □楊 平

（1 河南省豫北水利勘測設(shè)計院；2 河南省水利科學研究院）

1 概況

1.1 流域概況

淅河屬海河流域衛(wèi)河水系淇河支流，流域形似芭蕉葉，東西長約90km，平均寬約15km，西以太行山與沁河流域分界，北鄰濁漳河支流露水河和安陽河水系，南與淇河接觸，向東匯入淇河干流。河道流經(jīng)山西省陵川縣、壺關(guān)縣，河南省林州市，流域面積876km2。

淅河發(fā)源于山西省陵川縣平城鎮(zhèn)黃沙山下，曲折向東流經(jīng)壺關(guān)縣，在林州市合澗鎮(zhèn)咀上村西進入林州境內(nèi)，穿過合澗、原康、桂林等鄉(xiāng)鎮(zhèn)，到臨淇鎮(zhèn)河口村匯入淇河，河道干流全長90km，流域面積876km2。淅河林州市境內(nèi)在河西村上游建有弓上水庫，為中型水庫，控制流域面積605km2，主河道長度為55km，河道平均比降約為1/50；弓上水庫以下河道長35km，流域面積共271km2。

1.2 河流水系

淅河干流兩岸沖溝發(fā)育，弓上水庫以上支溝較多，主要有王柏溝、橋后溝、怪龍溝、洪底溝、惡魚溝。弓上水庫以下支流較少，較大支流有左岸的石板溝，流域面積29.45km2，河道長度9.97km，比降7.56%；左岸的羅圈河，流域面積45.70km2，河道長度12.80km，比降1.42%；右岸的玉泉河，流域面積55.10km2，河道長度19.20km，比降1.92%。

1.3 水利工程概況

淅河屬山區(qū)河流，本次治理段上游建有中型水庫——弓上水庫，弓上水庫上游在山西境內(nèi)建有3 座小⑴水庫，下游支流羅圈河上建有羅圈水庫。

淅河干流在山西省境內(nèi)建有3 座小⑴型水庫，其中磨掌、石坡水庫庫容分別為500 萬m3，控制流域面積各在42km2左右；黃龍?zhí)端畮鞄烊?00 萬m3。

弓上水庫位于河南省林州市西南13km，合澗鎮(zhèn)河西村，控制流域面積605km2，是一座以防洪、灌溉、供水為主，兼顧旅游的綜合利用中型水庫。水庫是治理淇河、衛(wèi)河的骨干工程之一，也是控制淇河支流淅河洪水的唯一中型水庫。水庫死庫容38 萬m3，興利庫容1595 萬m3，最大庫容3191 萬m3。弓上水庫主要建筑物有大壩、溢洪道、泄洪洞、輸水洞。

1.4 歷史洪水調(diào)查

通過對淅河治理段兩次洪水進行的調(diào)查，結(jié)合河道測量成果，確定：1982年8月，小店漫水橋（大店橋下游1km）處洪峰流量約為1600m3/s；1996年8月，小店漫水橋處洪峰流量約為1100m3/s。根據(jù)《盤石頭水庫初步設(shè)計報告》及豫北地區(qū)普遍情況，淇河流域1982年洪水頻率在10a 一遇到20a 一遇，1996年洪水頻率在5a 一遇到10a 一遇之間。

2 設(shè)計洪水計算

2.1 控制斷面及計算方法

本次計算河段為淅河大店段，起點有較大的支溝—玉泉河匯入，故本次計算將大店（玉泉河入淅河口）處作為本次計算設(shè)計洪水的控制斷面。

淅河大店以上流域內(nèi)無水文站，因此，本次設(shè)計洪水無法采用直接法推求設(shè)計洪水，而采用間接法進行計算。淅河大店以上流域內(nèi)僅有弓上水庫、石板巖兩個雨量站，弓上水庫以上位于山西境內(nèi)，本次計算無法獲取其流域內(nèi)雨量觀測資料；由于弓上水庫以上的流域面積較大，卻無法獲取實測雨量資料，流域內(nèi)僅有的兩座雨量站無法代表整個流域內(nèi)的雨量情況，因此，本次設(shè)計洪水計算通過查取《河南省暴雨參數(shù)圖集》（以下簡稱《05 圖集》）推求設(shè)計暴雨，進而推求設(shè)計洪水。

2.2 計算過程

根據(jù)河道地形地勢及流域面積，綜合控制斷面以上流域內(nèi)的工程情況，本次計算將控制斷面以上流域分為弓上水庫以上流域、弓上水庫～大店區(qū)間流域兩部分。由于弓上水庫～大店區(qū)間的流域面積較小，為118.90km2，僅占大店以上流域面積（723.90km2）的16%，因此本次計算采用“弓上水庫同頻+弓大區(qū)間相應(yīng)”組合，分別計算出各部分的設(shè)計洪水后，演進至相應(yīng)的控制斷面后，進行錯峰疊加。

2.3 弓上水庫下泄

由于弓上水庫的流域面積>200km2，根據(jù)《河南省中小流域設(shè)計暴雨洪水圖集》（簡稱《84 圖集》），弓上水庫設(shè)計洪水采用淮上單位線法。

淅河弓上水庫以上流域的河道特征值由1/5 萬航測圖上量得。其中，水庫以上流域面積A=605km2；干流河長L=55km；洪峰有效面積AV=168km2；洪峰有效面積的平均寬度BAV=11.20km；洪峰有效面積內(nèi)干流河長LAV=15km；相應(yīng)于LAV的河道平均坡度SAV＝0.02；洪峰有效面積最遠處至出流斷面的干流河長LX=30km；相應(yīng)于LX的河道平均坡度SLX=0.02。然后，根據(jù)《84圖集》計算單位線，成果見表1。

表1 單位過程線表

結(jié)合暴雨遞減指數(shù)的計算結(jié)果，得出24h 凈雨概化時程分配表，并計算得出24h 凈雨過程線，相應(yīng)計算出設(shè)計洪水過程線。經(jīng)計算，弓上水庫5年一遇設(shè)計洪峰1042m3/s，10年一遇設(shè)計洪峰1502.70m3/s。

根據(jù)弓上水庫目前運行方式，溢洪道為無閘門控制的敞泄工程。水庫調(diào)洪演算根據(jù)水庫水位～庫容、水位～泄量曲線及設(shè)計洪水過程線，依據(jù)水量平衡原理，采用半圖解法進行調(diào)洪演算，得出不同頻率水庫下泄。經(jīng)計算，弓上水庫5年一遇下泄流量930m3/s，10年一遇下泄流量1326m3/s。

2.4 大店處設(shè)計洪水

大店處設(shè)計洪水組合為弓上水庫同頻+區(qū)間相應(yīng)，即分別計算弓上水庫以上流域、弓大區(qū)間流域的設(shè)計洪水，對弓上水庫來水進行調(diào)洪，下泄洪水演進至大店處，與弓大區(qū)間來水進行錯峰疊加。

由于弓大區(qū)間流域面積<200km2，根據(jù)《84 圖集》，其設(shè)計洪水采用推理公式法計算。經(jīng)計算，弓大區(qū)間5年一遇設(shè)計洪峰288m3/s，10年一遇設(shè)計洪峰551m3/s；將弓上水庫下泄洪水按流速3m/s 演進至大店，進行錯峰疊加。經(jīng)計算，大店處5年一遇設(shè)計洪峰931m3/s（洪水過程線疊加成果見圖1），10年一遇設(shè)計洪峰1326m3/s（洪水過程線疊加成果見圖2）。

3 合理性分析

3.1 洪峰模數(shù)法

圖1 大店處5年一遇洪水過程線疊加成果圖

圖2 大店處10年一遇洪水過程線疊加成果圖

將本次洪水計算結(jié)果與淇河設(shè)計洪水成果比較，比較成果見表2。

表2 洪峰模數(shù)比較表

淅河屬淇河支流，均位于暖溫帶半濕潤大陸性季風氣候區(qū)，且地理位置接近。由表2的比較可以得出：本次計算基本遵循了流域面積越大，洪峰模數(shù)越小的規(guī)律。本次計算成果尚屬合理。

3.2 洪水調(diào)查驗證

根據(jù)對淅河大店段洪水調(diào)查結(jié)果，1982年洪水不足20年一遇洪水標準，介于10-20年一遇洪水標準之間，小店漫水橋處洪峰流量約為1600m3/s，大于本次計算10年一遇設(shè)計洪峰1326m3/s；1996年洪水不足10年一遇洪水標準，小店橋處洪峰流量約為1100m3/s，大于本次計算5年一遇設(shè)計洪峰931m3/s，小于十年一遇設(shè)計洪峰1326m3/s。本次計算成果基本符合洪水調(diào)查結(jié)果。

4 結(jié)語

本次通過采用淮上單位線法及推理公式法，分別計算淅河大店以上各分區(qū)的設(shè)計洪水，然后演進至大店后，進行錯峰疊加，得出治理段設(shè)計洪水；接著分別采用洪峰模數(shù)法及歷次洪水調(diào)查法對計算結(jié)果進行合理性分析，最終確定治理段設(shè)計洪水流量，為河道治理工程設(shè)計提供可靠的依據(jù)。