金沙溪农田保护防洪工程设计洪水分析

李咏梅

（万年县河道圩堤管护中心，江西 万年 335500）

1 引言

设计洪水是一个复杂的过程，需要结合上游水利工程的调洪功能。水库工程作为常见的水利工程，对流域的调洪、调蓄影响较大，尤其是当水库工程位于治理段河流上游，这种情况下进行防洪参数确定时，必须考虑水库工程调蓄的影响。

2 工程概况

金沙溪左岸河堤保护面积10.42 km2，保护耕地约800 hm2，保护人口2.86 万人。区内地势较平坦，土地肥沃，为重要商品粮基地。

金沙溪流域总面积498 km2（玉山县城以上），其中玉山县境内流域面积457.35 km2。发源于怀玉山脉三清山玉京峰东北麓坪家源。主河道长65.70 km，平均坡降3.83‰。

3 七一水库下泄流量分析

金沙溪农田防洪工程河段位于七一水库下游。七一水库总库容达2.28 亿m3，为大（二）型水库。总库容达2.28 亿m3。其基本思路是：先计算得到七一水库坝址至河道控制断面区间洪峰，再将之与水库下泄流量叠加，最后得到河道设计洪水。

在2007 年由上海勘测设计研究院完成的《七一水库除险加固初步设计报告》中，详细计算了七一水库水位、库容、泄量关系曲线，并确定了水库调度规则。

七一水库调度方式为：当库水位低于汛限水位160.40 m时，水库闭闸蓄水；当坝址来水小于或等于下游安全泄量700 m3/s且库水位等于汛限水位160.40 m时，水库泄量等于来水量，维持库水位不超过汛限水位；库水位高于汛限水位160.40 m而低于20年一遇洪水位161.02 m时，水库按下游安全泄量700 m3/s控制下泄；当库水位高于20年一遇洪水位161.02 m且低于100年一遇洪水位161.61 m 时，控泄1 200 m3/s（小于20 年一遇入库最大洪峰流量1 334 m3/s）；当库水位高于百年一遇洪水位161.61 m，且小于162.40 m时，为了保证出流小于来水，不人为加大下泄流量，控泄2 000 m3/s（小于100年一遇入库最大洪峰流量2 056 m3/s）；当库水位超过162.40 m时，闸门全开，按溢洪道泄流能力全力泄洪。

根据上述调度原则对水库进行调洪计算，计算公式为：

式中：Q1，Q2—计算时段初、末入库流量；q1，q2—计算时段初、末溢流坝下泄流量；V1，V2—计算时段初、末的库容；Δt—计算时段。

最后确定七一水库各频率的最大泄量，成果见表1。

表1 七一水库各洪水频率最大泄量成果表

4 区间设计洪水计算

金沙溪河段上游断面集雨面积147.13 km2，河道长30.69 km，平均坡降5.554‰，下游出口断面集雨面积176.47 km2，河道长38.18 km，平均坡降3.969‰。

金沙溪流域治理段原在七一水库坝址上游0.50 km处设有贲口水文站，邻近流域玉琊溪中下游有峡口水文站，控制流域面积352 km2，自1959年开始观测水位流量，有1959-1961、1968、1979-1991共17年不连续的实测流量资料。1991年底因建峡口水库而被撤销。次年其上游建立了上流水文站，该站控制流域面积171 km2，1993年开始观测水位、流量和降雨量，2004年停止水位、流量的观测，有1993-2003年共11年的实测流量资料。

1991 年玉山县峡口水库初步设计时对峡口水文站1957-1958 年、1962-1967 年、1969-1978 年的洪水进行了插补延长，插补延长后系列长度有1957-1990年共34年。考虑到峡口水文站控制流域面积较大，而此工程区间控制流域面积均较小，由水文比拟法求得区间流量有较大误差，而上流水文站实测流量系列又较短，不符合规范要求，因此此次金沙溪农田防洪工程河段设计洪水计算采用暴雨资料来推求。

金沙溪农田保护工程上下游断面集雨面积均大于50 km2，结合相关规定，各断面区间设计洪水计算采用瞬时单位线法。

设计暴雨采用《江西省暴雨洪水查算手册》查算的成果，其成果见表2-4，设计洪水计算中，暴雨历时为24 h，工程区位于产流第Ⅱ区，汇流第Ⅴ区。

表2 金沙溪河段区间设计洪水成果表

单位线参数K根据工程所在水系（信江水系）按下式计算：

式中：F-坝址控制流域面积（Km2）；J-坝址以上主河道的加权平均坡降（‰）；I-时段净雨强度（mm/L），I=hi/△t；hi-时段净雨量（mm）；△t-计算时段（h），△t=3 h。

设计洪水成果见表2。

5 金沙溪河段设计洪水计算

七一水库坝址与此工程区域距离较短，水库下泄洪水在极短时间内便可到达工程区内，为安全起见，此次设计将区间设计洪水与七一水库最大下泄流量直接叠加求得设计洪水，计算成果见表3。

表3 金沙溪河段设计洪水成果表

工程仅涉及金沙溪下游段左岸，无内河。内涝方面，此次河道治理工程治涝标准为5 年一遇一日暴雨一日排至不淹重要建筑物高程。

各涝区设计洪水成果见表4。

根据施工组织设计要求，须进行施工期洪水的分析计算，为施工组织设计提供依据。施工设计洪水标准采用5年一遇。

金沙溪农田保护工程区附近的峡口水文站有1959-1961、1968、1979-1991 年共17 年不连续的实测流量资料，上流水文站有1993-2003年共11年的实测流量资料。

金沙溪农田保护工程设计先将峡口水文站的历年各月实测的最大洪峰流量按面积比的2/3次方换算至上流水文站，组成1979-2003 年共24 年（1992 年缺测）的洪水系列，由于实测系列偏短，不满足设计规范要求，需要进行插补延长。上流水文站上游童坊雨量站有1971-2000 年历年各月实测最大一日暴雨资料，根据同时段一日暴雨和洪峰流量的分析，两者相关关系较为密切，故用童坊雨量站实测最大一日暴雨插补延长1971-1978 年和1992 年的洪水资料，从而组成上流水文站1971-2003年共33年洪水系列。

根据上流水文站1971至2003年共33年洪水系列，分别统计出上流水文站9 月至次年2 月、10 月至次年2 月各时段的逐年最大流量，并进行排序、排频处理，再采用P—Ⅲ型适线定线，求得上流水文站分期设计洪水线型参数为：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，再按面积比的2/3 次方比拟至设计断面。设计断面分期设计洪水计算成果见表5。

表5 金沙溪农田防护工程河段5年一遇分期设计洪水成果表单位：m3/s

6 结论

根据调查和资料收集，在治理工程上游，存在已建的七一水库工程，对流域防洪调度有重大影响。因此，在设计洪水参数确定的过程中，综合考虑了水库工程的调洪作用。经过分析计算，P-=5%、P=10%频率下的下游断面设计洪峰流量分别为1 450.6 m3/s、1 305.7 m3/s。计算结果可为防洪保护工程提供参考。