九洲江廉江段設(shè)計洪水計算分析

崔 玨，張 穎

(廣東珠榮工程設(shè)計有限公司，廣州 510610)

1 工程流域概況

九洲江發(fā)源于廣西陸川縣，在橫山之西的豆豉村分成安鋪河、營仔河流入北部灣的英羅港。九洲江流域面積為3337km2，河長為162km，河床平均比降0.47‰，其中廉江市境內(nèi)的集雨面積為2137 km2，河長為89km，比降0.4‰。九洲江的一級支流有沙鏟河、廉江河和武陵河，其中沙鏟河最大。

流域內(nèi)已建有4宗大中型水庫、183宗小型水庫以及山塘1987宗，總集水面積1919km2，其中鶴地水庫屬大(1)型水庫，集水面積為1495 km2，約占水庫總集水面積的78% 。

2 水文測站及水文資料收集情況

九洲江流域內(nèi)現(xiàn)有3個水文站和1個水庫站，其中本工程水文計算用到的站點有缸瓦窯水文站與鶴地水庫水庫站。缸瓦窯水文站是九洲江流域的控制站，集水面積3086 km2，占全流域面積的92.5%，于1955年4月設(shè)立，在1959年3月曾中止測流，直至1970年1月重新并觀測至今；鶴地水庫屬大(1)型水庫，集水面積為1495 km2，占全流域面積的45%，于1958年建立，并于同年開始觀測水位至今，測站在1958年10月開始停止測流。

工程水文資料收集情況見表1：

表1 水文資料系列

3 設(shè)計洪水計算

3.1 頻率分析計算

九洲江干流上的缸瓦窯水文站和鶴地水庫站均具有30年以上實測流量和水位資料，并有調(diào)查歷史洪水，因此缸瓦窯水文站、鶴地水庫站與區(qū)間的設(shè)計洪水采用頻率適線法計算[1]。

3.2 洪水地區(qū)組成

當(dāng)設(shè)計斷面上游有調(diào)蓄作用較大的水庫或設(shè)計水庫對下游有防洪任務(wù)時，應(yīng)對大洪水的地區(qū)組成進(jìn)行分析。并可根據(jù)擬定的各分區(qū)不同洪水地區(qū)組成的設(shè)計洪水過程線，經(jīng)上游水庫調(diào)洪后與區(qū)間洪水疊加，從中選取對工程較不利的組合成果[2]。鶴地水庫集雨面積約占九洲江廉江段全流域面積的45%，占水庫總集水面積的78% ，具有較大的調(diào)蓄作用，應(yīng)與下游缸瓦窯站建立地區(qū)組成關(guān)系，并采用同頻率洪水組成發(fā)擬定，分為以下兩種情況。

表2 洪水頻率計算成果

其中：區(qū)間洪水計算即將缸瓦窯實測流量減去水庫下泄演進(jìn)至缸瓦窯站的泄流量

情況1：當(dāng)缸瓦窯站發(fā)生設(shè)計頻率洪水，上游鶴地水庫也發(fā)生同頻率洪水(以下簡稱水庫同頻)，而缸瓦窯-鶴地區(qū)間為相應(yīng)洪水，即：

W區(qū)間=W缸瓦窯p-W鶴地P

(1)

情況2：當(dāng)缸瓦窯站發(fā)生設(shè)計頻率洪水，區(qū)間也發(fā)生同頻率洪水(以下簡稱區(qū)間同頻)，鶴地水庫為相應(yīng)洪水，即

W鶴地=W缸瓦窯p-W區(qū)間P

(2)

3.3 水庫調(diào)洪

1)調(diào)洪規(guī)則

鶴地水庫調(diào)控方式按水庫現(xiàn)狀運行規(guī)則進(jìn)行，即當(dāng)來水<起調(diào)水位泄流能力時，按來水下泄；當(dāng)來水大于起調(diào)水位泄流能力，入庫洪峰流量不超過3370m3/s時，下泄流量控制不超過1690m3/s；當(dāng)預(yù)測水庫水位超過41.0m，或入庫洪峰超過3370m3/s時，閘門全開泄流。

2)起調(diào)水位

根據(jù)《湛江市鶴地水庫2018年汛期運行計劃》，在汛期水庫原則上不得超汛限水位39.3m運行，本次設(shè)計采用現(xiàn)狀汛期的汛限水位作為水庫的起調(diào)水位。

3)調(diào)洪成果

根據(jù)水庫庫容曲線與泄流曲線，對水庫進(jìn)行調(diào)洪演算，設(shè)計成果見表3、圖2和圖3。

圖3 水庫與水文站同頻并同時與區(qū)間相應(yīng)洪水疊加成果 圖4 區(qū)間與水文站同頻并同時與水庫相應(yīng)洪水疊加成果

表3 鶴地水庫調(diào)洪成果

圖1 水庫與水文站同頻，區(qū)間相應(yīng)調(diào)洪成果(P=5%) 圖2 水庫與區(qū)間同頻，水文站相應(yīng)調(diào)洪成果(P=5%)

3.4 設(shè)計洪水成果

水庫下泄洪水與區(qū)間洪水疊加即為水文站設(shè)計洪水，疊加方式考慮以下2種情況：

1)同時疊加，即水庫下泄洪水過程演進(jìn)至水文站，并與對應(yīng)時段的區(qū)間洪水疊加；

2)峰峰疊加，即水庫下泄洪水演進(jìn)至水文站的洪峰與區(qū)間洪水的洪峰直接疊加。

當(dāng)鶴地水庫與缸瓦窯站發(fā)生同頻率洪水時，經(jīng)鶴地水庫調(diào)洪后的下泄洪水演進(jìn)至缸瓦窯與區(qū)間相應(yīng)洪水疊加，缸瓦窯站設(shè)計洪水成果見表4：

表4 水庫與水文站同頻區(qū)間相應(yīng)設(shè)計洪水成果

當(dāng)區(qū)間與缸瓦窯站發(fā)生同頻率洪水時，經(jīng)鶴地水庫調(diào)洪后的下泄洪水演進(jìn)至缸瓦窯與區(qū)間同頻洪水疊加，缸瓦窯站設(shè)計洪水成果見表5：

表5 區(qū)間與水文站同頻水庫相應(yīng)設(shè)計洪水成果

4 設(shè)計洪水成果選取與合理性分析

當(dāng)鶴地水庫與缸瓦窯站發(fā)生同頻率洪水時，缸瓦窯站的設(shè)計洪水成果較大，而區(qū)間與缸瓦窯站發(fā)生同頻率洪水時，缸瓦窯站的設(shè)計洪水成果稍小。由于這2種情況均可能發(fā)生，從工程安全的角度出發(fā)，選用水庫與水文站同頻，區(qū)間洪水相應(yīng)的設(shè)計洪水成果。而同時疊加方法考慮了洪水過程的演進(jìn)及同時段疊加，較符合實際，與天然情況的洪水成果也較為協(xié)調(diào)。故選用同時疊加的成果。

本次洪水計算合理性分析與已有設(shè)計洪水成果對比考慮。廣東省水文總站湛江水文分站在1995年編寫的《九洲江缸瓦窯站設(shè)計洪水分析報告》采用了1955-1994年的水文資料進(jìn)行了洪水計算，與本次計算成果的比較詳見表6。由表6可知，本次計算洪峰與《九洲江缸瓦窯站設(shè)計洪水分析報告》相比，設(shè)計洪峰流量約小4.27%-6.39%，計算結(jié)果相差不大，而本次設(shè)計采用的實測資料到2016年，資料序列更長與接近現(xiàn)狀，設(shè)計洪水成果合理可取。

表6 設(shè)計洪水成果對比表

5 結(jié) 論

文章結(jié)合九洲江廉江段現(xiàn)有的實測水文資料，運用頻率分析、洪水地區(qū)組成、水庫調(diào)洪削峰、洪水疊加等基本方法，對設(shè)計斷面上游有調(diào)蓄作用較大的鶴地水庫影響的九洲江廉江段進(jìn)行設(shè)計洪水推求，成果合理可取，為堤岸工程防洪設(shè)計提供依據(jù)，同時也為類似工程設(shè)計洪水計算方法選取提供參考。