金沙溪農田保護防洪工程設計洪水分析

李詠梅

（萬年縣河道圩堤管護中心，江西 萬年 335500）

1 引言

設計洪水是一個復雜的過程，需要結合上游水利工程的調洪功能。水庫工程作為常見的水利工程，對流域的調洪、調蓄影響較大，尤其是當水庫工程位于治理段河流上游，這種情況下進行防洪參數確定時，必須考慮水庫工程調蓄的影響。

2 工程概況

金沙溪左岸河堤保護面積10.42 km2，保護耕地約800 hm2，保護人口2.86 萬人。區內地勢較平坦，土地肥沃，為重要商品糧基地。

金沙溪流域總面積498 km2（玉山縣城以上），其中玉山縣境內流域面積457.35 km2。發源于懷玉山脈三清山玉京峰東北麓坪家源。主河道長65.70 km，平均坡降3.83‰。

3 七一水庫下泄流量分析

金沙溪農田防洪工程河段位于七一水庫下游。七一水庫總庫容達2.28 億m3，為大（二）型水庫。總庫容達2.28 億m3。其基本思路是：先計算得到七一水庫壩址至河道控制斷面區間洪峰，再將之與水庫下泄流量疊加，最后得到河道設計洪水。

在2007 年由上海勘測設計研究院完成的《七一水庫除險加固初步設計報告》中，詳細計算了七一水庫水位、庫容、泄量關系曲線，并確定了水庫調度規則。

七一水庫調度方式為：當庫水位低于汛限水位160.40 m時，水庫閉閘蓄水；當壩址來水小于或等于下游安全泄量700 m3/s且庫水位等于汛限水位160.40 m時，水庫泄量等于來水量，維持庫水位不超過汛限水位；庫水位高于汛限水位160.40 m而低于20年一遇洪水位161.02 m時，水庫按下游安全泄量700 m3/s控制下泄；當庫水位高于20年一遇洪水位161.02 m且低于100年一遇洪水位161.61 m 時，控泄1 200 m3/s（小于20 年一遇入庫最大洪峰流量1 334 m3/s）；當庫水位高于百年一遇洪水位161.61 m，且小于162.40 m時，為了保證出流小于來水，不人為加大下泄流量，控泄2 000 m3/s（小于100年一遇入庫最大洪峰流量2 056 m3/s）；當庫水位超過162.40 m時，閘門全開，按溢洪道泄流能力全力泄洪。

根據上述調度原則對水庫進行調洪計算，計算公式為：

式中：Q1，Q2—計算時段初、末入庫流量；q1，q2—計算時段初、末溢流壩下泄流量；V1，V2—計算時段初、末的庫容；Δt—計算時段。

最后確定七一水庫各頻率的最大泄量，成果見表1。

表1 七一水庫各洪水頻率最大泄量成果表

4 區間設計洪水計算

金沙溪河段上游斷面集雨面積147.13 km2，河道長30.69 km，平均坡降5.554‰，下游出口斷面集雨面積176.47 km2，河道長38.18 km，平均坡降3.969‰。

金沙溪流域治理段原在七一水庫壩址上游0.50 km處設有賁口水文站，鄰近流域玉琊溪中下游有峽口水文站，控制流域面積352 km2，自1959年開始觀測水位流量，有1959-1961、1968、1979-1991共17年不連續的實測流量資料。1991年底因建峽口水庫而被撤銷。次年其上游建立了上流水文站，該站控制流域面積171 km2，1993年開始觀測水位、流量和降雨量，2004年停止水位、流量的觀測，有1993-2003年共11年的實測流量資料。

1991 年玉山縣峽口水庫初步設計時對峽口水文站1957-1958 年、1962-1967 年、1969-1978 年的洪水進行了插補延長，插補延長后系列長度有1957-1990年共34年。考慮到峽口水文站控制流域面積較大，而此工程區間控制流域面積均較小，由水文比擬法求得區間流量有較大誤差，而上流水文站實測流量系列又較短，不符合規范要求，因此此次金沙溪農田防洪工程河段設計洪水計算采用暴雨資料來推求。

金沙溪農田保護工程上下游斷面集雨面積均大于50 km2，結合相關規定，各斷面區間設計洪水計算采用瞬時單位線法。

設計暴雨采用《江西省暴雨洪水查算手冊》查算的成果，其成果見表2-4，設計洪水計算中，暴雨歷時為24 h，工程區位于產流第Ⅱ區，匯流第Ⅴ區。

表2 金沙溪河段區間設計洪水成果表

單位線參數K根據工程所在水系（信江水系）按下式計算：

式中：F-壩址控制流域面積（Km2）；J-壩址以上主河道的加權平均坡降（‰）；I-時段凈雨強度（mm/L），I=hi/△t；hi-時段凈雨量（mm）；△t-計算時段（h），△t=3 h。

設計洪水成果見表2。

5 金沙溪河段設計洪水計算

七一水庫壩址與此工程區域距離較短，水庫下泄洪水在極短時間內便可到達工程區內，為安全起見，此次設計將區間設計洪水與七一水庫最大下泄流量直接疊加求得設計洪水，計算成果見表3。

表3 金沙溪河段設計洪水成果表

工程僅涉及金沙溪下游段左岸，無內河。內澇方面，此次河道治理工程治澇標準為5 年一遇一日暴雨一日排至不淹重要建筑物高程。

各澇區設計洪水成果見表4。

根據施工組織設計要求，須進行施工期洪水的分析計算，為施工組織設計提供依據。施工設計洪水標準采用5年一遇。

金沙溪農田保護工程區附近的峽口水文站有1959-1961、1968、1979-1991 年共17 年不連續的實測流量資料，上流水文站有1993-2003年共11年的實測流量資料。

金沙溪農田保護工程設計先將峽口水文站的歷年各月實測的最大洪峰流量按面積比的2/3次方換算至上流水文站，組成1979-2003 年共24 年（1992 年缺測）的洪水系列，由于實測系列偏短，不滿足設計規范要求，需要進行插補延長。上流水文站上游童坊雨量站有1971-2000 年歷年各月實測最大一日暴雨資料，根據同時段一日暴雨和洪峰流量的分析，兩者相關關系較為密切，故用童坊雨量站實測最大一日暴雨插補延長1971-1978 年和1992 年的洪水資料，從而組成上流水文站1971-2003年共33年洪水系列。

根據上流水文站1971至2003年共33年洪水系列，分別統計出上流水文站9 月至次年2 月、10 月至次年2 月各時段的逐年最大流量，并進行排序、排頻處理，再采用P—Ⅲ型適線定線，求得上流水文站分期設計洪水線型參數為：9月至次年2月Q=80.6 m3/s，Cv=1.3，Cs=3.5Cv；10 月至次年2 月Q=47.6 m3/s，Cv=1.0，Cs=3.0Cv，再按面積比的2/3 次方比擬至設計斷面。設計斷面分期設計洪水計算成果見表5。

表5 金沙溪農田防護工程河段5年一遇分期設計洪水成果表單位：m3/s

6 結論

根據調查和資料收集，在治理工程上游，存在已建的七一水庫工程，對流域防洪調度有重大影響。因此，在設計洪水參數確定的過程中，綜合考慮了水庫工程的調洪作用。經過分析計算，P-=5%、P=10%頻率下的下游斷面設計洪峰流量分別為1 450.6 m3/s、1 305.7 m3/s。計算結果可為防洪保護工程提供參考。