臨江湖高橋臨江河高橋烽火廟河段洪水分析

臨江湖高橋臨江河高橋烽火廟河段洪水分析

洪水是影響我國人民生命財產(chǎn)安全和社會經(jīng)濟穩(wěn)定發(fā)展的主要自然災(zāi)害之一。它給人們的經(jīng)濟損失和經(jīng)濟損失在各種自然災(zāi)害中占據(jù)第一位。特別是山區(qū)和山區(qū)的洪水災(zāi)害往往會立即發(fā)生，導致河流改道，道路中斷，耕地洪水泛濫，房屋坍塌，人類損失和其他災(zāi)害。洪水通常由洪水流量和水位決定。常用的流量和水位計算方法包括：公式法、水文比較法、無數(shù)據(jù)區(qū)域的調(diào)查或計算法。推理公式是把流域的產(chǎn)流、匯流條件均化、概化后,根據(jù)水流的連續(xù)方程和運動方程聯(lián)立求解,推導出流域出口斷面洪峰流量的計算公式.此方法一般適用于流域面積在300km2以下的小流域.水文比擬法就是將參證流域的水文資料移置到設(shè)計流域上來的一種方法.水文比擬法考慮的因數(shù)較少,一般只取流域面積比的2/3次方的換算系數(shù),充分利用了參證流域的實測資料,但未考慮參證流域與設(shè)計流域之間的流域特性及暴雨特性的差異,這些未考慮到的因數(shù)僅一概的包涵在面積比指數(shù)中.關(guān)于設(shè)計水位,對于具有實測水位、流量資料的河流推求設(shè)計洪水位相對比較容易.而無資料流域設(shè)計洪水位的推求方法一般采用頻率曲線法、水力學公式法、參考相似流域設(shè)計成果等方法.工程實際中,往往通過綜合分析以上各方法計算成果,推薦一種比較合理的計算結(jié)果作為設(shè)計采用值.本次洪水分析河段屬缺乏實測資料的山區(qū)河流,根據(jù)收集到的四川省岷江水文與水資源勘測局的歷史洪水調(diào)查資料以及相關(guān)文獻,以及小流域設(shè)計洪水計算方法的自身特點和適用性,選定推理公式、水文比擬法推算設(shè)計洪峰流量,并作比較;設(shè)計洪水位主要采用調(diào)查歷史洪水位和實測河道斷面資料,以水力學公式計算各級流量,點繪水位流量關(guān)系曲線的方法推求.1臨河流域及河流水文臨江河是大渡河下游左岸一級支流,古稱羅目江,屬大渡河青衣江水系.臨江河發(fā)源于峨眉山東坡,流經(jīng)峨眉山市、沙灣區(qū)、樂山市市中區(qū),于水口鎮(zhèn)匯入大渡河.全流域集水面積338.4km2,干流長50.6km,河道平均比降8.13‰.一般將高橋鎮(zhèn)以上河段劃為上游段(長13.9km),高橋到譚山子河段劃為中游段(長12.2km),譚山子以下至與大渡河左岸匯合口河段劃為下游段(長24.5km).臨江河流域示意圖如圖1.本次洪水分析河段在峨眉山市境內(nèi),右岸為山,左岸為平壩農(nóng)田,是峨眉平原的主要灌區(qū)水源,總灌面達4000余公頃.上游河段中大卵石較多,下游段河道取沙采石較嚴重.臨江河中游段兩岸均進行了整治,修筑了河堤,河堤后均為農(nóng)田和民房.河段長13.2km,平均比降為8.35‰,其間有兩條支流匯入臨江河,中殿溝匯于羅目鎮(zhèn)(5#斷面),沙溪河匯于九里鎮(zhèn)(10#斷面).2基本數(shù)據(jù)的分析2.1資料來源與研究方法表1為臨江河流域及其周邊流域主要水文測站具體情況.由上表可看出臨江河流域內(nèi)的青龍水文站觀測有1971-1988年的水位資料,以及1974-1975年兩年的流量資料.其流量資料系列短,構(gòu)不成系列,只能作為這次洪水分析的參考資料.但是其附近流域中同為大渡河一級支流的峨眉河流域內(nèi)有一水文站—雙福水文站,該站資料較長,可作為參證站.2.2歷史洪水與歷史洪水、暴雨根據(jù)文獻資料及四川省岷江水文與水資源勘測局的歷史洪水調(diào)查,臨江河的歷史洪水年代主要有1917、1961、1978、1983年.根據(jù)有關(guān)文獻記載,1917年7月為近百年來發(fā)生的最大洪水,1961年為第二大洪水,1978年與1983年洪水相當,為第三大洪水.1961年洪痕點較多,有較好的可靠性.根據(jù)1961年歷史洪水的流量、時間以及調(diào)查時人們的回憶,其重現(xiàn)期可估算為50a.而據(jù)峨眉山市有關(guān)文獻記載和調(diào)查訪問,該河流出現(xiàn)的大暴雨次數(shù)不少,根據(jù)有關(guān)文獻記載,最典型的有1917、1955、1961、1978、1983等年份的大暴雨.歷史大暴雨與歷史洪水發(fā)生時間基本一致.2.3自然降水條件臨江河流域地處青衣江—峨眉山暴雨區(qū),洪水均由暴雨形成,洪水季節(jié)與暴雨季節(jié)相對應(yīng),兩者基本一致.每年汛期為5-10月,主汛期7-9月.降水強度從上游自下游逐漸減弱.受降水分布及臨江河流域形狀、河道特性的影響,臨江河流域洪水漲落很快,峰頂持續(xù)時間短暫,一般為2～3h,水位變幅較大.據(jù)青龍站觀測資料統(tǒng)計,水位變幅達5m以上.臨江河河道相對于大河來說較窄,河槽調(diào)蓄能力不大,洪水過程線尖瘦,且多呈單峰過程.3洪水分析3.1斷面劃分斷面布設(shè)原則:有較大支流匯入前后,跨河橋路上下游,河道縮窄或變寬上下游,既反映河道沿程變化,又考慮大體均勻布設(shè).根據(jù)該布設(shè)原則,將本河流高橋—紅衛(wèi)村烽火廟河段斷面劃分為16個斷面(編號由上游往下游編制).3.2洪水設(shè)計方法合理確定設(shè)計洪水流量是江河流域規(guī)劃和水利水電工程規(guī)劃設(shè)計中的首要任務(wù).鑒于臨江河流域水文資料的缺乏,本次洪水設(shè)計采用水文比擬法和推理公式兩種方法計算設(shè)計洪峰流量.3.2.1采用比較水文法計算流量設(shè)計1青衣江—)參證站流域與本流域水文氣象條件差異分析雙福河是峨眉河的一級支流,距臨江河流域直線距離僅20多公里,均位于青衣江—峨眉山暴雨區(qū).據(jù)《樂山市水利志》統(tǒng)計,臨江河流域平均年降雨量為1500mm,峨眉河流域平均年降雨量為1600mm,其氣候條件、下墊面條件及暴雨成因基本一致.2資料與實驗資料雙福水文站于1981年由四川省水文總站設(shè)立,為小流域代表站.該站位于峨眉山市雙福河上,行政位置在峨眉山市雙福鎮(zhèn)小河村,控制集水面積55.6km2,測驗項目有水位、流量、降水、蒸發(fā).經(jīng)復核審查,雙福水文站有實測水文資料系列25a.每年的觀測資料由水文部門進行整編、復審庫存,水文資料可靠.在水文站上游無引進引出水利工程,資料具有一致性.從1981-2005年共有25a連續(xù)觀測資料,資料具有一定的代表性.因此雙幅水文站資料能滿足本次洪水計算要求,可以作為本次設(shè)計洪水計算的依據(jù)站.3經(jīng)驗頻率的計算雙福站1955-2005年的洪水資料系列由1981-2005年實測洪水資料系列和1955年的洪水調(diào)查資料組成,采用獨立樣本法計算其經(jīng)驗頻率,由矩估計法計算其均值和變差系數(shù)Cv,頻率曲線線型選用P-Ⅲ型曲線,偏態(tài)系數(shù)Cs取為Cv的倍數(shù)值進行配線.計算成果如下表:4設(shè)計斷面確定根據(jù)雙福站的設(shè)計洪峰流量,采用水文比擬法推算至本河流各計算斷面.面積指數(shù)取為0.7～0.8,設(shè)計洪水流量成果見表3(僅列出1#～3#斷面).3.2.2設(shè)計流域降水特征根據(jù)《四川省中小流域暴雨洪水計算手冊》上的相關(guān)圖表、以及臨江河的盆緣山區(qū)和峨眉山—青衣江暴雨區(qū)的流域地理特征進行計算.1)流域特征值F、L、J的確定1#斷面的流域特征值F、L、J,在五萬分之一的地圖上量算.2)根據(jù)1982年以前刊布的臨江河流域各雨量站不同時段的最大降水資料分析計算,并結(jié)合四川省暴雨等值線圖確定設(shè)計流域的暴雨特征值:本流域最大1,6,24h雨量均值分別為65,110,140mm;Cv值分別為0.35,0.48,0.48;Cs=3.5Cv.考慮到評價河段集水面積均大于25km2,應(yīng)對設(shè)計暴雨進行點面修正,1h暴雨點面修正系數(shù)在0.800～0.700范圍內(nèi),6h暴雨點面修正系數(shù)在0.869～0.827范圍內(nèi),24h暴雨點面修正系數(shù)在0.902～0.864范圍內(nèi).3)采用試錯法計算.表4(僅列出1#～3#斷面)為評價河段的設(shè)計洪峰流量計算成果.3.2.3計算結(jié)果合理性分析由表3和表4可以看出兩者的計算結(jié)果總的來說差別不是很大,這是兩者的適用局限性決定的.下面分別對兩種方法計算結(jié)果合理性進行具體分析.1水文擬法計算結(jié)果從水文比擬法的成果表(表3)上也可以看出各斷面集水面積對洪水流量值的影響極其敏感,而雙福水文站的控制集水面積與評價河段內(nèi)各斷面的集水面積相差很大,最高達358.6%,且評價河段區(qū)間內(nèi)有兩條支流匯入(中殿溝匯于羅目鎮(zhèn),沙溪河匯于九里鎮(zhèn)),面積比指數(shù)取值難以確定,在計算中也無實測資料進行準確地推算、復核指數(shù).基于以上原因,水文比擬法計算成果只可作為參考.2洪峰模數(shù)及與臨江流域、附近流域的洪水速度比較,主要是對于點面暴雨本評價河段各斷面集水面積較大(但均在300km2以下),且臨江河屬于山區(qū)河流,故本次推理公式計算過程中考慮了點面暴雨量的折算、匯流參數(shù)m的修正.下表5為推理公式計算成果的洪峰模數(shù)、以及與臨江河流域有關(guān)工程、附近流域洪峰模數(shù)的比較:從表可以看出,洪峰模數(shù)隨集水面積的增大而減少,其中5#斷面、10#斷面洪峰模數(shù)相對較突減,是因有支溝(中殿溝)、支流(沙溪河)匯入;考慮到下游五馬坪監(jiān)獄遷建工程計算過程中有欠妥的地方(未進行點面暴雨量折算、匯流參數(shù)m修正;且24h暴雨均值、Cv值選取過大等),本次計算成果是符合流域變化規(guī)律的.雙福河流域在峨眉河流域內(nèi),暴雨較集中,洪峰模數(shù)較大,從臨江河流域與雙福河流域的洪峰模數(shù)比較也反映了這一峨眉暴雨區(qū)從西向東洪峰模數(shù)增大的趨勢.3.2.4洪水流量設(shè)計的結(jié)果經(jīng)上述合理性分析,采用推理公式的計算成果.3.3計算設(shè)計洪水水位的計算公式3.3.1水位測量公式用于計算和設(shè)計洪水位置1斷面流量參數(shù)的確定Q=Av(1)v=1nR2/3S1/2(2)R=A1.1h+b(3)Q=Av(1)v=1nR2/3S1/2(2)R=A1.1h+b(3)式中:Q為流量(m3/s),A為斷面面積(m2),v為斷面流速(m/s),n為糙率,R為水力半徑(m),S為比降(小數(shù)表示),h為水深(m).參數(shù)中A、b、R、h、v依實測斷面資料計算;S根據(jù)實測水面線及1961年洪痕點確定(0.018～0.004);n根據(jù)橫斷面形狀、河床組成(如卵石、水草比例等),并參考《水文測驗手冊》西南地區(qū)糙率系數(shù)表選用(0.059～0.022).2確定水位流量關(guān)系及修正出水位流量關(guān)系(1)控制斷面選取根據(jù)本河段情況,選擇1#、5#、10#、16#四個斷面作為控制斷面.(2)水位流量關(guān)系的確定根據(jù)控制斷面實測資料采用上述公式定出其水位流量關(guān)系曲線,并參照1961年洪痕點進行修正.其中1#斷面水位流量關(guān)系圖如下圖3.(3)其他斷面設(shè)計洪水位的推算非控制斷面的設(shè)計洪水位根據(jù)河底高程趨勢、水面線特性及水面比降內(nèi)插得到.推算成果如下圖4.3.3.2設(shè)計洪水站的結(jié)果的合理性分析(1)表6顯示了該段各段的設(shè)計洪水流量僅包括1%3%段(2)設(shè)計洪痕點高程與歷史洪水重現(xiàn)期計算值比較,結(jié)果如下本河段的設(shè)計洪水位計算是采用水力學公式.水力學公式是經(jīng)過實踐驗證的,與水流實際過程是基本符合的;其各個參數(shù)基本由實測資料測定,糙率n的選用參照《水文測驗手冊》及臨江河堤狀況確定的.故公式的選用、參數(shù)的選擇及計算過程都是較合理的.如前所述,1961年歷史洪水重現(xiàn)期為50年,下圖5為五十年一遇洪水過程線與1961年洪痕點高程的比較.由上圖可以看出本次計算中p=2%時的設(shè)計洪水水位與1961年洪痕點高程基本吻合.同時各斷面的設(shè)計洪水水面線均是平緩的,與河底基本一致.綜上所述,本計算成果是合理的.4設(shè)計洪水風險圖在世界范圍內(nèi)隨著經(jīng)濟的發(fā)展、人們生活水平的提高,江河生態(tài)環(huán)境、沿河居民生命財產(chǎn)安全越來越受到重視.臨江河屬于山區(qū)河流,該流域暴雨集中,