小颍河干流控制断面设计洪水成果及对比

□卢 瑕 □李维东 □杨长庚（河南省水利勘测设计研究有限公司）

1 工程概况

1.1 河道概况

小颍河又名颍河，属于淮河水系沙颍河流域，发源于伏牛山脉东麓登封市申坡村，自西向东流经禹州、许昌、襄城、临颍、郾城区、扶沟、西华等县市区，于周口市附近的孙咀汇入沙河，小颍河全长约263 km，流域面积7348 km2。小颍河主要支流有蜈蚣渠、清流河和清潩河。河道纵比降，白沙水库以上为1/50～1/250，白沙水库以下至颍桥为1/250～1/1250，颍桥至蜈蚣渠口为1/2050，以下河段比降1/4500～1/19000。

1.2 水利工程

1.2.1 水库工程

小颍河治理段以上建有白沙水库，位于小颍河上游登封、禹州两市交界处的白沙镇以北约300m，是一座以防洪、灌溉为主的大型水库，控制面积985 km2，设计标准为100 a一遇，校核标准为2000年一遇，总库容2.95亿m3。

颍河支流涌泉河上有纸坊中型水库，位于涌泉河上游的纸坊村，控制流域面积138 km2。水库设计标准100 a一遇，校核标准5000 a一遇，总库容4145万m3。

1.2.2 橡胶坝工程

小颍河白沙水库至颍桥水文站之间河段河槽现状行洪能力1500m3/s，在水库下游34 km处，建有供城镇引用水的禹州第一橡胶坝，坝体高3m，再向下游约5.5 km建有第二橡胶坝，第三橡胶坝位于第二橡胶坝下游约8 km，坝高5m。

1.2.3 水闸工程

颍河干流自上游依次有化行闸、颍河闸、逍遥闸、黄桥闸四座大（2）型节制闸，主要用途均为灌溉。

2 主要控制断面设计洪水计算方法及成果

2.1 南水北调中线总干渠颍河交叉断面

南水北调中线总干渠与颍河交叉断面以上流域面积1578 km2，经对比分析，采用由雨量资料间接计算的洪水成果。考虑上游白沙水库和白沙至交叉断面区间纸坊中型水库的调蓄作用，按白沙、纸坊水库与交叉断面同频率，白沙、纸坊水库以下区间相应和白沙、纸坊水库以下区间与交叉断面同频率，白沙、纸坊水库相应两种洪水地区组成，分别计算各区片洪水，水库设计或相应洪水过程经调洪演算的泄流过程错传播时间分别与区间相应和设计洪水过程线叠加，得交叉断面设计洪水，选其对工程不利的组合成果作为工程设计的依据。

经计算，小颍河南水北调交叉断面5年一遇、10年一遇、20年一遇、50年一遇设计洪峰流量依次为1120，1780，2130，3160m3/s。该成果于1999年计算，2004年复核，2007年经水利部水规总院审查批准。

2.2 颍河禹州第三橡胶坝设计洪水

白沙-第三橡胶坝区间设计流量计算采用的经验公式为：

求得，=539.68m3/s。沙颍河洪峰流量变差系数Cv=1.10，偏态系数Cs=2.50 Cv。经计算，3，5，10，20 a一遇设计流量分别为503，820，1260，1730m3/s。

第三橡胶坝设计洪水为白沙以下区间设计流量加上水库下泄流量，5 a，10 a，20 a一遇设计流量分别为920，1360，1930m3/s。该成果已经有关部门审批，目前工程已建成投入使用。

2.3 化行站（化行闸）洪水计算

2011年5月中水淮河规划设计研究有限公司编制了《河南省许昌市颍河化行拦河闸除险加固工程初步设计报告（修订稿）》，该报告最终采用的是直接法计算结果，即将历史洪水和实测流量排序进行排频，经计算，化行闸5，10，20 a一遇设计洪峰流量依次为295，620，1060m3/s。

2.4 逍遥闸洪水计算

2012年5月本公司编制了《颍河逍遥节制闸除险加固工程初步设计报告》，报告中最终采用的逍遥洪水过程线由繁城设计洪水过程错传播时间与繁城至逍遥区间洪水过程线叠加得到，计算得逍遥闸5，10，20 a一遇设计洪峰流量依次为735，1163，1370m3/s。

2.5 黄桥闸设计洪水计算

黄桥闸位于逍遥闸下游西华县城西颍河上，控制流域面积7065 km2，根据流域的资料情况采用直接和间接两种方法计算设计洪水，经对比选用了间接法计算成果。其5，10，20 a一遇设计流量分别为1460，2060，2380m3/s。

表1 小颍河主要控制站设计洪水成果表

3 主要控制站设计流量成果及合理性分析

3.1 成果汇总

上述设计洪水成果已经有关部门审查批准，有的工程已经实施或正在实施，现将这些成果汇总于表1。

根据以上各控制断面的设计洪水成果，计算各控制断面的20年一遇洪峰模数，见表2。

表2 小颍河主要控制站洪峰模数成果表

3.2 南水北调成果合理性分析

颍河南水北调工程断面设计洪水是根据雨量资料间接推求，成果选用的是白沙、纸坊水库至南水北调工程区间设计，白沙、纸坊水库以上相应，对工程最不利的洪水组合。本次通过区间暴雨的变化验证南水北调交叉断洪水成果的合理性，将白沙、纸坊水库至南水北调工程区间系列延长至2010年，计算的均值为89.30mm，比2004年复核成果偏大2.50%，与1951-1987年原系列均值90.30mm相比，减小1.10%，Cv值及Cs/Cv一致。也就是说系列延长后设计暴雨变化很小，说明采用原南水北调成果是合适的。

3.3 禹州第三橡胶坝成果分析

根据表1，由南水北调交叉断面成果和化行闸的流域面积及设计洪水成果按对数插值得第三橡胶坝20年一遇设计洪峰流量为2096m3/s，比其采用值1932m3/s大8.50%，两成果比较接近，也说明了禹州第三橡胶坝成果的合理性。

3.4 小颍河上、下游成果合理性及协调性

由表1可知，小颍河上游南水北调工程断面至化行闸的设计流量逐渐减小，即上大、下小现象，原因有二，一是上游处于浅山丘陵区，逐渐变为丘陵区，地形逐渐变缓，河道比降也由1/250~1/1250变为1/2050；二是河道宽度逐渐加宽，南水北调工程位置河宽80~100m，而禹州第二橡胶坝至化行闸段河道宽度150~350m，尤其是化行闸闸上河段可蓄水330万m3，河道槽蓄作用非常明显。洪水上大下小符合河道实际情况。

由表2可知，小颍河从上游至下游，随着汇流面积增大，其洪峰模数依次递减，符合流域上下游洪水变化规律，经分析比较认为上述计算的小颍河各控制断面设计洪水成果是较合理的。

经过以上的详细汇总分析，小颍河多年来已有的各主要控制断面设计洪水成果，计算方法是合理，且上下游成果协调，且经过流域机构和有关部门的审查批准，用于小颍河干流各工程是合适的。