鐵門關(guān)市北山區(qū)洪峰流量計算的思考

鐵門關(guān)市北山區(qū)洪峰流量計算的思考

1鐵門關(guān)市的行政區(qū)劃根據(jù)中央新疆工作交流與發(fā)展委員會提出的“蚱戰(zhàn)爭中心是戰(zhàn)事訓(xùn)練的重要戰(zhàn)略中心，是戰(zhàn)事訓(xùn)練的發(fā)展趨勢，是有利可圖的。”國務(wù)院同意在新疆建立區(qū)級鐵門關(guān)市，并按照“教師、城市一體化”模式進行管理。根據(jù)規(guī)劃及二師實際,鐵門關(guān)市定位為:庫爾勒市衛(wèi)星城、南疆重要的農(nóng)副產(chǎn)品物流基地之一、二師先進制造業(yè)基地和現(xiàn)代宜居軍墾文化名城。其行政區(qū)劃由“一區(qū)二鎮(zhèn)”組成,“一區(qū)”即29團中心城區(qū)和庫西經(jīng)濟工業(yè)園區(qū)共同構(gòu)成的城市核心發(fā)展區(qū),“二鎮(zhèn)”是28團博古其鎮(zhèn)、30團雙豐鎮(zhèn),地理位置介于E85°26'-E85°56',N41°40'-N42°54',面積590.27km2。2鐵門關(guān)市的洪水問題鐵門關(guān)市位于庫爾勒至庫車高速公路以南的霍拉山南坡山前沖積平原地帶,由于地質(zhì)造山運動和地殼擠壓作用,形成有6條較為明顯的地質(zhì)凹槽。此次鐵門關(guān)市防洪規(guī)劃中,將每個凹槽處的泄洪通道所對應(yīng)的納洪區(qū)域確定為一條山洪溝,在鐵門關(guān)市區(qū)內(nèi)從東向西依次分布著1~4號泄洪導(dǎo)流通道。每條泄洪導(dǎo)流通道區(qū)域內(nèi),都有1條發(fā)源于霍拉山南坡的較大獨立山洪溝洪水匯聚,并且還接納部分流域區(qū)間的小洪溝和坡積洪水。其中,鐵門關(guān)市東側(cè)2號泄洪通道穿越城市中心,位于咽喉地帶,同時2號泄洪通道對應(yīng)的產(chǎn)洪區(qū)為和什力克河,是北山區(qū)最大的一條產(chǎn)洪溝。因此,本文選擇最具代表性的2號泄洪通道進行設(shè)計洪峰流量計算分析。3流域u3000區(qū)域和什力克河是一條以降水補給為主的季節(jié)性河流,從河源至出山口河長22.4km,出山口以上集水面積達134km2,該區(qū)域?qū)俚湫偷幕哪珊敌詺夂?流域海拔在1254~3230m之間,沒有永久性冰川和積雪,春季時山上積雪全部融化。同時,集水面積區(qū)域內(nèi)地下水位多在10m以下,不能補給河流。所以,和什力克河平時干枯無水,當降雨強度小時,降水全部滲入地下,只有在降雨強度較大時,溝內(nèi)才會有洪水匯集,洪水類型為典型的暴雨型洪水。4不同流域的選取結(jié)果該區(qū)域無水文實測資料,屬于資料貧乏區(qū)域,其設(shè)計洪峰流量計算一般采用洪峰流量模比系數(shù)地區(qū)綜合頻率曲線法、洪峰模數(shù)法和暴雨洪峰流量計算法。洪峰模數(shù)法選取的是加權(quán)平均值作為洪峰模數(shù),該方法的運用對參證站點的選取要求較高,需要設(shè)計區(qū)域與參考區(qū)域形成洪水的眾多因素要高度一致才能確保計算精度。而鐵門關(guān)市附近幾百公里范圍內(nèi)所能選擇的幾處參證站點在流域面積、產(chǎn)洪特點等諸多因素均存有較大差異,不適合該方法的運用。洪峰流量模比系數(shù)地區(qū)綜合頻率曲線法選用同一水文分區(qū)內(nèi)幾個與之相鄰流域的洪峰流量模比系數(shù),作為地區(qū)綜合頻率進行分析,其目的是為了降低計算成果的抽樣誤差,以及消除因單站特大值影響而帶來的偶然誤差和分區(qū)內(nèi)各河流水文特性的差別。但鐵門關(guān)市附近區(qū)域水文站點稀少,能夠選取的參證站點流域與和什力克河流域在集水面積、海撥高程、洪水特性、植被布置、土壤構(gòu)成等方面均有較大區(qū)別,不適合該方法的運用。暴雨洪峰流量計算法:以暴雨形成洪水的成因分析為基礎(chǔ),同時考慮影響洪峰流量的主要因素,建立理論模式,并利用實測資料求得公式中的參數(shù),最終計算得出設(shè)計洪峰流量的方法,此種方法適合工程規(guī)模小,對洪水調(diào)節(jié)能力小的小流域區(qū)設(shè)計洪峰流量計算。和什力克河屬于小流域區(qū)域,洪水特性為典型的暴雨型洪水,再加上該區(qū)域擁有國家氣象站,擁有長系列的降雨實測資料,適合該方法的運用。5設(shè)計洪水計算公式選擇防洪工程區(qū)域內(nèi)的29團氣象站降水資料作為參政站。29團氣象站擁有1955-2012年總計58年的長系列降雨觀測資料,以國家氣象觀測規(guī)范進行觀測和刊印,資料精度可靠。根據(jù)降水量資料分析,該區(qū)域降水一般多在4~8h,很少有超過24h的。和什力克河出山口以上集水面積較小,為全面匯流。應(yīng)用《水利水電工程設(shè)計洪水計算規(guī)范》中的短歷時(t<=24h)設(shè)計暴雨推理公式,來推求和什力克河出山口設(shè)計洪峰流量。公式如下:式中:Qm,p為設(shè)計洪峰流量;F為集水面積;J為坡降;n為暴雨衰減指數(shù);τ為匯流歷時;L為河長;μ為產(chǎn)流歷時內(nèi)的平均損失強度;Sp為頻率為P的雨力;m為流域匯流速度系數(shù)。計算公式中涉及參數(shù)確定方法:F、L、J值采用實際值,n、μ、m值根據(jù)《新疆維吾爾自治區(qū)可能最大暴雨圖集》、《新疆、青海、西藏地區(qū)人工降雨試驗報告》、《水利水電工程設(shè)計洪水計算規(guī)范》結(jié)合實際綜合考慮確定。見表1。Sp值確定方法:根據(jù)29團氣象站多年最大24h降水量實測值,點繪P-Ⅲ型頻率曲線,計算出不同頻率下最大24h面降水量Hp。然后通過公式Sp=H24hp%×24n-1求得。見圖1,表2。從表3可以查得,τ1.0%=3.2704,計算出t1.0%=3.2704,可得出t1.0%=τ1.0%,設(shè)計洪峰流量Qm,p1.0%=159.5m3/s,說明為全流域匯流其結(jié)果成立。同理可推求其它頻率的洪峰流量。見表1。6在驗證計算過程中,對于符合實測值的模型設(shè)計結(jié)果當事人可1)和什力克河是一條流域面積僅有134km2的季節(jié)性有水小流域河流,洪水特性為典型的暴雨型洪水,運用實測暴雨資料推求設(shè)計洪峰流量的方法可行。2)運用暴雨推求設(shè)計洪峰流量公式中,充分考慮了影響降水下滲過程的諸多因素,包括降雨強度、降雨歷時、土壤含水量、土壤構(gòu)成情況、地表坡度、糙率、植被及土地利用狀況等,計算方法可靠。3)公式中的參數(shù)根據(jù)實測值以及各類可靠度高的圖集、規(guī)范結(jié)合實際所得,精度較高。4)2013年6月18、19日,鐵門關(guān)市持續(xù)降雨。19日,技術(shù)人員在和什力克河出山口下游約6km的高速公路交通橋處實測得此次暴雨洪水洪峰為42.8m3/s。根據(jù)對29團氣象站、庫爾勒市氣象站降雨資料分析以及結(jié)合對鐵門關(guān)市居民、水利局職工等走訪了解情況確定,此次洪水為近5年來最大洪水,考慮到6km的洪峰衰減等因素,出山口處5年一遇設(shè)計洪峰流量值56