溈水流域不同暴雨洪水組合的防洪調度研究

摘要：為提高溈水流域洪澇災害的綜合防范能力，本文結合溈水的基本情況，分析洪水計算方法，提出不同暴雨洪水組合的調度建議。要充分發揮上游大中型水庫的攔洪削峰作用，積極啟用淹沒區域分蓄洪水，合理防御洪水，盡最大可能減輕災害損失。

關鍵詞：溈水；洪水計算；暴雨洪水；調度

中圖分類號：TV697.1 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2023）04-00-03

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2023.04.011

Study on Flood Control Operation of Different Rainstorm Flood Combinations in Weishui River Basin

Chen fang

（Changsha Hydrology and Water Resources Survey Center of Hunan Province， Changsha 414000， China）

Abstract： In order to improve the comprehensive prevention ability of flood and waterlogging disasters in Weishui River Basin， this paper analyzes the flood calculation method based on the basic situation of Weishui River， and puts forward dispatching suggestions for different rainstorm flood combinations. It is necessary to fully utilize the flood blocking and peak shaving functions of upstream large and medium-sized reservoirs， actively utilize flooded areas for flood storage， reasonably prevent floods， and minimize disaster losses as much as possible.

Keywords： Weishui River; flood calculation; rainstorm flood; dispatch

溈水發源于寧鄉市西部的溈山，河流全長為133.8 km，流域面積為2 673.4 km2，自西向東流入長沙市望城區，止于望城區高塘嶺街道，平均坡降為1.22‰[1]。溈水流域屬亞熱帶季風氣候區，受季風影響比較強烈，冷暖空氣的交替比較明顯，多年平均降水量為1 448.1 mm，年平均蒸發量為1 384.2 mm。雨量分配時空不均，降雨多集中在4—7月，占全年降水量的60%以上[1]。溈水流域的洪水主要由暴雨形成，其時間變化特性與暴雨特點一致。長沙市水文局在溈水流域共建有10個水文站。溈水干流布設有橫市站、溜子洲站、寧鄉站、珍洲站、新民站、新康站，烏江布設有灰湯站、石壩子站，楚江布設有灘山鋪站，八曲河布設有高塘嶺站。其中，寧鄉站、石壩子站為國家基本站，有長系列的水文監測資料；橫市站和灘山鋪站設立于2014年，水文資料系列不完整。溈水流域共修建168座水庫，其中，大型水庫有1座（黃材水庫），中型水庫有2座（田坪水庫、洞庭橋水庫），小（一）型水庫有33座，小（二）型水庫有132座，水閘有11座。這些水利工程對溈水中下游的洪水和徑流有一定影響。

1 溈水流域歷年洪澇災害情況

《寧鄉市志》記載，1644—2017年，寧鄉市發生56次較大的水災。1949—2017年，有7年發生嚴重洪澇災害，即1954年、1963年、1969年、1990年、1998年、2016年、2017年。據統計，新中國成立以后，寧鄉市城區發生2次特大洪水，時間是1969年8月和2017年7月，損失慘重，嚴重危害社會經濟發展和人民生命財產安全[1]。

2 城區以上淹沒區分布

根據溈水流域地形地貌和2017年特大洪水淹沒情況，圈定9處淹沒區，占地面積為860.2 hm2，蓄水量為1 850.67萬m3，具體分布如圖1所示。依據堤頂高程測量及現場調查成果，將各淹沒區堤防高程與設計水位的關系進行對比，發現②區、⑤區、⑧區和⑨區在20年一遇洪水時下端進水，①區、③區、④區、⑦區在50年一遇洪水時下端進水，⑥區在50年一遇洪水時不進水。

3 洪水計算

根據《寧鄉市城市防洪規劃》，溈水城區段堤防標準為50年一遇，鄉鎮段堤防標準為20年一遇，鄉村段堤防標準為10年一遇。

3.1 設計洪水

3.1.1 設計流量計算

寧鄉站有近20年實測流量資料，離城區最近，因此設計洪水頻率計算時采用寧鄉站實測資料，同時加入1954年、1963年、1969年和1998年洪水調查資料和洪水排頻計算成果。從寧鄉站設計洪峰流量來看[2]，頻率1%的為6 180 m3/s，頻率2%的為5 230 m3/s，頻率3.3%的為4 560 m3/s，頻率5%的為4 010 m3/s，頻率10%的為3 110 m3/s。2017年7月1日，寧鄉站實測洪峰流量為5 690 m3/s，考慮到溈水堤防潰口分洪，寧鄉站洪水為百年一遇特大洪水。

袁家河大橋斷面以上流域面積為1 438 km2，目前還未建站，無實測資料。采用面積比擬法，根據寧鄉站實測資料，推求各頻率設計洪水流量。從袁家河大橋設計洪峰流量來看，頻率2%的為3 660 m3/s，頻率3.3%的為3 192 m3/s，頻率5%的為2 810 m3/s，頻率10%的為2 178 m3/s。

橫市站建站時間較短，無長序列實測資料。橫市站位于溈水上游，接近溈山。采用實測暴雨資料和綜合單位線法，查閱《湖南省暴雨洪水查算手冊》[3]，推求各頻率設計洪水流量。從橫市站設計洪峰流量來看，頻率2%的為1 850 m3/s，頻率3.3%的為1 651 m3/s，頻率5%的為1 534 m3/s，頻率10%的為1 258 m3/s。2017年溈水特大洪水期間，橫市站上游漫堤決口。洪水退后，開展洪水調查，根據比降-面積法推求橫市站流量，調查洪峰流量（1 550 m3/s）。上游堤防潰口分流，降低橫市站洪峰流量。綜合考慮，2017年橫市站洪水為50年一遇特大洪水。

石壩子站采用實測水文資料，推求各頻率設計洪水流量。2017年，石壩子站實測最大洪峰流量為1 860 m3/s，該洪水為超50年一遇的洪水。從石壩子站設計洪峰流量來看，頻率1%的為2 050 m3/s，頻率2%的為1 682 m3/s，頻率5%的為1 208 m3/s，頻率10%的為1 258 m3/s。

3.1.2 設計水位計算

根據寧鄉站不同頻率的洪峰流量，結合水位-流量關系曲線，直接得出不同頻率的洪峰水位：頻率1%的為44.72 m，頻率2%的為44.17 m，頻率3.3%的為43.75 m，頻率5%的為43.34 m，頻率10%的為42.50 m。以寧鄉站、橫市站的不同頻率洪水設計水位為參考標準，同時結合實地調查，反復校正，確定溈水沿程水面線成果[4]。

3.2 典型洪水過程選擇

寧鄉站歷史水文資料顯示，近年來，溈水較大流量的洪水出現在2010年、2016年和2017年。分析發現，2017年洪水過程峰高量大，為有記錄以來的最高洪峰，且漲水較快，具有該流域特大洪水的特征。因此，本文選取寧鄉站2017年7月1日的洪水過程作為典型洪水過程。2017年6月30日00：00，洪水流量約為200 m3/s；7月1日00：00，洪水流量約為1 800 m3/s；7月2日00：00，洪水流量約為5 650 m3/s，達到最大值，然后開始下降；7月3日00：00，洪水流量約為960 m3/s；7月4日00：00，洪水流量約為250 m3/s。

3.3 推求設計洪水過程

以2017年7月2日寧鄉站洪水過程為典型洪水過程，采用以峰控制的同倍比放大法推算寧鄉站和袁家河大橋斷面設計洪水過程線[5]。寧鄉站50年一遇的洪水流量為5 230 m3/s；袁家河大橋斷面50年一遇的洪水流量為3 659 m3/s；橫市站50年一遇的洪水流量為1 850 m3/s。

4 不同暴雨洪水組合的調度建議

4.1 以袁家河大橋斷面50年一遇洪水流量為控制目標

一是橫市站50年一遇洪水流量與楚江流域200 mm降雨（24 h）組合。以2017年洪水過程為典型過程，以袁家河大橋斷面50年一遇洪水流量為控制目標，利用湖南省洪水預報系統計算袁家河大橋斷面流量（3 481 m3/s），它未超過50年一遇洪水流量，上游不需要分洪。二是橫市站50年一遇洪水流量與楚江流域300 mm降雨（24 h）組合。以2017年洪水過程為典型過程，以袁家河大橋斷面50年一遇洪水流量為控制目標，利用湖南省洪水預報系統計算袁家河大橋斷面流量（3 720 m3/s），它超過50年一遇洪水流量61 m3/s，這就需要調度上游淹沒區為袁家河大橋斷面削峰，可在橫市站洪峰出現時加寬②區上端進水口為下游分洪。

4.2 以寧鄉站50年一遇洪水流量為控制目標

一是袁家河大橋50年一遇洪水流量（1 450 m3/s）與烏江流域200 mm降雨（24 h）組合。以2017年洪水過程為典型過程，以寧鄉站50年一遇洪水流量為控制目標，利用湖南省洪水預報系統計算寧鄉站流量（4 949 m3/s），它未超過50年一遇洪水流量，上游不需要分洪。二是袁家河大橋50年一遇洪水流量（2 185 m3/s）與烏江流域300 mm降雨（24 h）組合。以2017年洪水過程為典型過程，以寧鄉站50年一遇洪水流量為控制目標，利用湖南省洪水預報系統計算寧鄉站流量（5 602 m3/s），它超過50年一遇洪水流量388 m3/s，這就需要調度上游淹沒區為寧鄉站削峰，可在袁家河大橋斷面洪峰出現前3 h加寬⑥區上端進水口為下游分洪。三是石壩子站歷史最大流量（1 860 m3/s）與溈水烏江河口以上流域200 mm降雨（24 h）組合。以2017年洪水過程為典型過程，以寧鄉站50年一遇洪水流量為控制目標，利用湖南省洪水預報系統計算寧鄉站流量（5 283 m3/s），它超過50年一遇洪水流量53 m3/s，這就需要調度上游淹沒區為寧鄉站削峰，可在石壩子站洪峰出現前1 h加寬⑦區上端進水口為下游分洪。四是石壩子站歷史最大流量（1 860 m3/s）與溈水烏江河口以上流域300 mm降雨（24 h）組合。以2017年洪水過程為典型過程，以寧鄉站50年一遇洪水流量為控制目標，利用湖南省洪水預報系統計算寧鄉站流量（6 108 m3/s），它超過50年一遇洪水流量878 m3/s，這就需要調度上游淹沒區為寧鄉站削峰，可在石壩子站洪峰出現前4 h依次開啟①區至⑦區為下游分洪。

5 結論

當寧鄉市城區出現超過城市防洪設計標準的洪水時，以應對城區超標洪水為出發點，在充分發揮上游大中型水庫攔洪削峰作用后，積極啟用淹沒區分蓄洪水，合理防御洪水，確保重點，兼顧一般，力求避免和減少人員傷亡，盡最大可能減輕災害損失。當發生50年一遇洪水，已經充分發揮上游大中型水庫攔洪削峰作用，仍需要啟用淹沒區分蓄洪水時，只能開啟6區為下游分洪。原因是2區、5區、8區、9區在20年一遇洪水時已經進水，不存在調度條件；1區、3區、4區、7區在50年一遇洪水時已經進水。當水文預報寧鄉站流量超過50年一遇洪水流量（5 230 m3/s），石壩子站實測流量達到1 860 m3/s（歷史最大），溈水烏江河口以上流域降雨量超過250 mm，且降雨繼續時，可開啟6區為下游分洪。

參考文獻

1 長沙市防汛抗旱指揮部辦公室.長沙市防汛抗旱工作指南[Z].長沙：長沙市防汛抗旱指揮部辦公室，2018.

2 詹道江，葉守澤.工程水文學[M].北京：中國水利水電出版社，2002：58-59.

3 湖南省水利廳.湖南省暴雨洪水查算手冊[Z].長沙：湖南省水利廳，2015.

4 孟 熊，程向陽.黃材水庫防洪調度對寧鄉市主城區的防洪作用及影響分析[J].湖南水利水電，2020（6）：80-82.

5 謝衛華.淺談溈水河道綜合治理中的生態理念[J].湖南水利水電，2020（3）：119-121.