港上水文站不同重現(xiàn)期洪水位算法探討

吉文平 李傳書 高正新 吳成耕 王勇成

（江蘇省水文水資源勘測局徐州分局，江蘇 徐州 221006）

1 水道斷面的演變

通過對港上水文站1972～2012年的實(shí)測大斷面資料分析發(fā)現(xiàn)，測站斷面變化很大，1972年河底寬度127.4 m，最低點(diǎn)高程28.14 m；2000年河底寬度300 m，最低點(diǎn)高程27.51 m；2012年河底寬度341 m，最低點(diǎn)高程26.45 m。從圖1可以看出，原來的河槽呈三角形，現(xiàn)在的河槽呈梯形。1972～1985年斷面變化不明顯，1986～2001年斷面變化劇烈，河床靠右側(cè)河底部分被沖刷，河床下切明顯，河底加寬，2002～2012年斷面趨于穩(wěn)定（見圖2）。經(jīng)計(jì)算，當(dāng)水位達(dá)到或超過32.54 m 時(shí)，斷面面積由1972年的910 m2擴(kuò)大到1991年的1260 m2，2000年 為1770 m2，2012年 為1920 m2，比1972年的斷面面積分別增大350 m2、860 m2、1010 m2，說明自1972年后，斷面的過水面積顯著增加。

水道斷面變化原因分析如下：

一是改革開放后，為加快經(jīng)濟(jì)建設(shè)，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)力度加大，對砂石需求也增大，為此河湖采砂大規(guī)模展開，港上站斷面上游400 m 至下游500 m 之外的河道都被采砂，特別是上游的采砂活動(dòng)，改變了水流的方向，使測站斷面的右岸河道受到了嚴(yán)重的沖刷影響，造成河道主槽向右岸移動(dòng)。

二是下游華沂閘以下開挖治理4.8 km 長河道，使測驗(yàn)斷面下游水流順暢，流速加快，河床被沖刷。

現(xiàn)行水道斷面，于2000年至今，河床質(zhì)均系砂漿土，耐沖刷，斷面已經(jīng)基本穩(wěn)定。

2 洪峰流量頻率曲線分析

根據(jù)本站水道斷面變化較為劇烈的具體情況，如單純地建立水位頻率分析推算50年一遇乃至100年一遇的特征水位較為困難，因?yàn)槭芎拥肋^水面積的不穩(wěn)定性影響，同等量級的洪水對應(yīng)的最高洪水位會產(chǎn)生相應(yīng)變化。為了能夠推算50年一遇乃至100年一遇的特征水位，筆者試圖通過建立洪峰流量頻率曲線測算洪峰流量，然后再通過建立河床穩(wěn)定后的流量與水位關(guān)系計(jì)算各設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)對應(yīng)的特征水位值。

經(jīng)分析計(jì)算，50年一遇洪峰流量為7920 m3/s，100年一遇洪峰流量為9310 m3/s。港上水文站實(shí)測洪峰流量頻率曲線見圖3。

圖1 1984～2002年實(shí)測主河槽斷面圖

圖2 2002～2012年實(shí)測主河槽斷面圖

圖3 港上水文站實(shí)測洪峰流量頻率曲線圖

圖4 港上水文站水位流量關(guān)系圖

3 水位流量關(guān)系的建立

分析水位流量關(guān)系的思路為：先通過建立港上水文站過水?dāng)嗝娣€(wěn)定的洪峰水位流量關(guān)系（見圖4），再借助洪峰流量頻率曲線圖（見圖3）分別測算不同頻率的設(shè)計(jì)洪峰流量，然后借助該斷面的水位流量關(guān)系線，根據(jù)不同頻率的設(shè)計(jì)洪峰流量測算相應(yīng)頻率的防洪水位數(shù)值（本文中的水位高程均系廢黃河口基面高程）。

表1 港上水文站不同重現(xiàn)期洪水位一覽表

4 測算結(jié)果

港上水文站不同重現(xiàn)期洪水位測算結(jié)果見表1。

（1）50年一遇洪峰流量為7920 m3/s，對應(yīng)的50年一遇水位設(shè)計(jì)值為35.25 m。

（2）100年一遇洪峰流量為9310 m3/s，對應(yīng)的100年一遇水位設(shè)計(jì)值為35.90 m。