歷史洪水調查在設計洪水分析中的重要性探析

楊曉飛（廣西玉林水利電力勘測設計研究院　廣西　玉林　537000）

歷史洪水調查在設計洪水分析中的重要性探析

楊曉飛
（廣西玉林水利電力勘測設計研究院廣西玉林537000）

中小河流設計洪水計算中，由于無實測洪水資料，通常采用設計暴雨來推求設計洪水，其成果理論性較大，合理性需要實測資料來佐證。本文通過調查沿河發生的洪水，得到各個洪痕，特別是具有代表斷面的洪痕，反推其洪水流量，并通過分析各次洪水的重現期，來對比各頻率設計洪水成果的合理性，探析了歷史洪水在驗證設計洪水成果合理性分析中的作用。

歷史洪水；水位；洪峰；合理性

1　概況

1.1流域概況

新豐河屬西江水系，為北流河一級支流、潯江二級支流，其主河流域位于北流市境內，地理位置為東經110°07′～110°47′，北緯22°08′～22°56′。新豐河發源于容縣和北流市的交界處天堂山，其主流由東向西流經新豐鎮的大村、大羅垌村、永安村及新豐鎮，與發源于天堂山望君頂的一條支流匯于隆盛鎮的中和村，再流經隆盛鎮的平坡村，于香圩村下游約1km處流入北流河。新豐河流域面積為208.0km2，主河道全長28.92km，河道平均坡降為19.66‰，多年平均流量7.42m3/s。

新豐河流域地勢東南高西北低，呈長扇形，流域上游為山區地帶，植被較好，中下游為丘陵地帶，沿河兩岸上游居民分布稀少，下游較廣。新豐鎮位于新豐河中上游，距離北流河匯合口約6.1km，新豐河在新豐鎮處的流域面積為 74.2km2，河長22.8km，平均河流坡降為17.7‰。

1.2水文氣象

流域地處北回歸線以南，緯度低，屬亞熱帶過渡的季風氣候，新豐河源頭位于暴雨中心，汛期洪水暴漲暴落。據流域附近的石碗嘴水文站1967年～1985年以來的降雨觀測資料統計分析，多年平均降雨量為1930mm，查《廣西水文圖集》的年降雨等值線圖在2000mm左右，由于新豐河源頭為天堂山山脈，為一暴雨中心區，所以本次設計新豐河流域的多年平均降雨為2000mm。流域內無氣象觀測資料，考慮流域距離北流市城較近，其氣象資料可直接參考北流站資料。據北流氣象站資料統計多年平均氣溫為21.8℃，極端最高溫度為37.9℃，極端最低溫度為0.7℃。

北流市新豐河流域地理位置圖

表2.2-1　　新豐鎮歷史洪水調查表

表3.1-1　　流域各頻率各時段設計暴雨成果表

1.3水文基本資料

新豐河流域內未設有水文觀測站，但在流域附近有石碗嘴雨量站，該站距離新豐鎮直線距離5km，距離流域上游直線距離約15km，于1966年設立，觀測有1967年以來的降雨量、水位等資料，控制集雨面積273km2，該站為國家布點站，資料整編完整可靠。通過結合石碗嘴雨量站觀測資料以及《廣西暴雨統計參數等值線圖研究》（2010年）來開展流域的水文分析工作。

2　歷史洪水

2.1洪水特性

新豐河流域洪水主要由暴雨徑流形成，受臺風和海洋濕熱氣團流入的影響，暴雨集中，由于河流坡降稍大，洪水暴起暴落，河床窄，淤積嚴重，當地居民占用河床的情況也存在，一般洪水持續1天～2天，極易形成洪水災害，導致農田和房屋被淹沒或者沖毀，使人民生命財產受到嚴重威脅。

2.2歷史洪水調查

通過對新豐河新豐鎮河段進行洪水調查，調查河段下起觀南村橋，上至桂木圓村橋處，長約1.2km。主要調查了解到1985年和1995年這兩場大洪水。其中1985年洪水洪痕較高，指認人記憶清晰，洪水洪痕較為可靠。據新豐鎮鎮委梁工回憶，1985年洪水發生時，桂木圓橋水位漫過橋面，水位基本與橋面持平，相應洪水位約為146.1m；新豐電站橋則淹過橋面以上約0.2m，據當地一老百姓（年齡約60歲），當時淹過她小腿一半左右，相應洪水位約為143.9m；新豐初中橋的水則漫過橋面約0.1m，水位約為143.50m；觀南村橋則漫到橋的引橋路面上，相應洪水位約為141.5m。1995年洪水發生時，桂木圓橋水位低于橋面0.4m左右，相應洪水位約為145.7m；新豐電站橋則低于橋面約0.2m，相應洪水位約為143.5m；新豐初中橋的水未漫過橋，低于橋面0.1m，淹到橋旁邊一出水涵洞的頂部，水位約為143.30m；觀南村橋則淹到橋旁邊的一引水管道位置，相應洪水位約為141.25m。1997年和2006年也發生較大洪水，洪水情況與1995年相當，2003年發生的洪災則小于2006年。以上幾場洪水情況得到了多位當地居民的證實。

各次洪水具體情況見表2.2-1。

2.3歷史洪水重現期的確定

據《北流市水利電力志》記載，1985年比1995年的洪水要大，這一點得到了當地居民的證實。根據新豐鎮常住居民回憶，1995年的洪水是1985年以來最大的，僅次于1985年的大洪水，1997年和2006年又相繼發生程度相當的洪水，2003年則次之。根據各種因素和條件的綜合分析，認為1995年的洪水較1985年要小，和1997年、2006年相當，相當于1985年大洪水以后，近30年時間發生了3次大洪水，程度相當，所以1995年洪水重現期相當于10年一遇。1985年則大于10年一遇。

3　設計洪水

由于新豐河流域內無實測洪峰資料，其設計洪水采用設計暴雨來推求。

3.1設計暴雨

流域內無水文觀測站，但在流域附近有石碗嘴水文站，觀測有1967年～2008年共42年的實測年最大24小時降雨資料，資料系列較長，整編完整可靠，精度高，經統計其年最大24小時暴雨均值為153.3mm，Cv=0.43。經P-Ⅲ型頻率曲線配線石碗嘴水文站年最大24小時暴雨均值采用155.0mm，Cv值采用0.5，Cs=3.5Cv。

通過查《廣西暴雨統計參數等值線研究》（2010年）年最大24小時暴雨均值等值線圖和變差系數等值線圖，新豐河流域均值在160mm左右，Cv值在0.5左右，與石碗嘴水文站的成果相差不大。由于石碗嘴水文站位于新豐鎮附近5km，高程在200m左右，而新豐河新豐鎮以上流域高程在900m～200m之間，所以其暴雨不能很好的代表新豐鎮以上新豐河流域，綜合考慮后，以《廣西暴雨統計參數等值線研究》（2010年）等值線成果作為設計暴雨的依據。1小時和6小時亦直接采用《廣西暴雨統計參數等值線研究》（2010年）等值線成果。設計暴雨成果見下表3.1-1

表3.2-1　　本流域設計雨型

表3.3-1　　洪水計算成果表

表3.4-1　　代表斷面水位～流量關系成果

3.2設計雨型

本流域無實測暴雨雨型，查《廣西暴雨徑流查算圖表》得本流域雨型分區為第8分區，故采用第8分區綜合雨型作為流域設計雨型，雨型如下表3.2-1。

3.3設計洪水計算

查《廣西暴雨徑流查算圖表》，流域所在的產流、匯流、降雨時面深分區和退水指數分區分別是第6、第二（1）、第三和第8區，按各分區參數進行取值計算，Wm=140mm，f=8mm/h，n=2.95，K=2.036，α1=1.2，α2= 0.4，通過瞬時單位線法計算得各頻率設計洪水成果見下表3.3-1。

3.4代表斷面水位流量關系計算

經實地調查，在觀南村橋和新豐中學橋之間，距離觀南村橋約200m處有一陂壩，斷面規則，所以選取該陂壩作為代表斷面來計算其水位流量關系。

該陂壩溢流堰型為折線型實用堰，堰頂高程為139.9m，過水斷面凈寬60m，兩岸較平緩，均為農田。該處無調查的洪痕水位，從觀南村橋附近的洪痕水位推到該處1995年大洪水（相當于10年一遇）水位約為142.7m。該斷面的水位流量關系按實用堰過流公式計算，公式如下：

其中：m——流量系數，取0.42；

B——過水斷面凈寬，取60.0m；

H——堰上總水頭。

計算得該控制斷面的水位流量關系成果見下表3.4-1。

3.5設計洪水成果合理性分析

通過查《廣西水文圖集》得新豐河流域10年一遇洪峰模數為25～30，由于流域上游是一暴雨中心（天堂山暴雨中心），所以洪峰模數稍大是合適的，本次計算得新豐鎮新豐河干流10年一遇洪峰流量為536m3/s，洪峰模數為30，與《廣西水文圖集》的等值線成果相差不大，所以認為本次設計洪水成果合理。

通過上面對歷史洪水的調查分析，1995年相當于10年一遇洪水。1995年大洪水時，新豐鎮觀南村橋上游約200m的地方的小陂壩的水位約為142.3m，反推其過流量約為523m3/s，與本次計算的洪峰流量536m3/s相差不大。認為設計洪水成果合理。

4　結語

小河流域的設計洪水計算成果往往偏向理論性，均無實測洪水的佐證，其合理性分析尤為重要。通常采用通過各水文圖集等值線的成果驗證，往往代表性不是很好，面域性較強，所以具體到各設計斷面的洪水成果合理性，需要實際發生的洪水來驗證。至此，歷史洪水調查及成果分析更能反應各設計斷面的洪水情況，為其成果的合理性提供更實際客觀的佐證。陜西水利

［1］武漢水利電力學院水力學教研室 ［S］.水力計算手冊.水利出版社，1980.

［2］能源部、水利部水利水電規劃設計總院.水利水電工程設計洪水計算手冊［S］.中國水利水電出版社，2001.

［3］河海大學詹道江、武漢大學葉守澤合編［M］.工程水文學.中國水利水電出版社，2000.

［4］廣西水文總站.廣西壯族自治區暴雨徑流查算圖標［S］.1984.

［5］廣西壯族自治區水文水資源局.廣西暴雨統計參數等值線圖研究［S］.2010.

（責任編輯：暢妮）

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