范海軍，吳紅雨，張雙根，李東風(fēng)

(1.開(kāi)化縣水利局，浙江 衢州 324300；2.浙江九州治水科技股份有限公司，浙江 衢州 324000； 3.浙江水利水電學(xué)院 水利與環(huán)境工程學(xué)院，浙江 杭州 310018)

馬金溪河流綜合治理工程水文計(jì)算與分析

范海軍1，吳紅雨2，張雙根2，李東風(fēng)3

(1.開(kāi)化縣水利局，浙江 衢州 324300；2.浙江九州治水科技股份有限公司，浙江 衢州 324000； 3.浙江水利水電學(xué)院 水利與環(huán)境工程學(xué)院，浙江 杭州 310018)

以馬金溪流域下游密賽水文站資料為依據(jù)，分析了其實(shí)測(cè)較大洪水特征值表，推求計(jì)算了馬金溪流域洪水特征值，根據(jù)水文年鑒得到了密賽水文站的歷史調(diào)查洪水成果；進(jìn)而推求計(jì)算了馬金溪河流控制斷面的設(shè)計(jì)洪水.根據(jù)開(kāi)化縣錢(qián)江源水庫(kù)工程可行性研究，計(jì)算了各規(guī)劃工況設(shè)計(jì)洪水，認(rèn)為錢(qián)江源水庫(kù)單庫(kù)調(diào)度原則為：20年一遇洪水時(shí)，水庫(kù)控制下泄流量≤300 m3/s.

馬金溪；密賽水文站；水文計(jì)算

小流域設(shè)計(jì)洪水計(jì)算是小流域綜合規(guī)劃設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)[1-2]，馬金溪為衢江的上游常山港流域的重要支流，是錢(qián)塘江流域南源的重要組成部分(見(jiàn)圖1).馬金溪流域水文計(jì)算對(duì)馬金溪河流綜合治理工程規(guī)劃設(shè)計(jì)具有重要意義.

馬金溪發(fā)源于安徽省休寧縣龍?zhí)镟l(xiāng)坂倉(cāng)村附近的青芝棣尖(海拔1 144 m)，經(jīng)龍?zhí)?、桃林到西坑口進(jìn)入開(kāi)化縣境，流經(jīng)齊溪、霞山、馬金、音坑、城關(guān)鎮(zhèn)、華埠.上游為帶狀峽谷地形，途經(jīng)七里壟、密賽兩個(gè)峽谷，開(kāi)化縣城以下地形漸趨開(kāi)闊.至華埠鎮(zhèn)與池淮溪支流匯合后稱(chēng)常山港，匯入龍山溪、馬蝗溪后入常山縣境內(nèi).馬金溪主要支流有何田溪、村頭溪、中村溪、金村溪、桃坑溪、豐源溪.馬金溪主流上游建有中型水庫(kù)齊溪水庫(kù)，該水庫(kù)于1986年竣工，控制集雨面積182.65 km2，正常庫(kù)容3 800萬(wàn)m3.馬金溪主河道長(zhǎng)102.2 km，河道平均坡降7.1‰，流域面積1 011.3 km2.流域內(nèi)叢山連綿，山勢(shì)陡峭，峽谷較多，至城關(guān)鎮(zhèn)以下河谷地形漸趨開(kāi)闊平緩.

何田溪發(fā)源于何田鄉(xiāng)海拔1 155 m的高樓尖，起點(diǎn)為白椏尖，高程890 m.東南流經(jīng)田畈、丘畈、何家、晴村、長(zhǎng)征，馬金鎮(zhèn)之橫嶺底、璜田、秧畈、高韓，納瑤溪水至忻岸注入馬金溪.河長(zhǎng)32.6 km，河道比降22.5‰，流域面積為146.6 km2.

圖1 馬金溪在常山港流域的位置圖

1 水文氣象與資料

1.1 水文氣象

馬金溪流域?qū)儆趤啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，3～4月份，由于大陸冷高壓衰退，太平洋副熱帶高壓逐漸形成，鋒面氣旋活動(dòng)頻繁，雨量增大.5～7月副熱帶高壓漸向北推進(jìn)，造成陰雨連綿的梅雨季，暴雨迭見(jiàn)，洪水泛濫，本流域主要會(huì)遭受梅雨季節(jié)的暴雨洪水災(zāi)害.7～10月受副熱帶高壓控制，大陸盛行偏南風(fēng)，天氣干旱炎熱，常出現(xiàn)雷陣雨，臺(tái)風(fēng)亦有侵入，帶來(lái)局部暴雨，并緩解旱情.冬春之際，流域處于蒙古冷高壓的東南部，受大陸氣團(tuán)控制，天氣以晴冷為主，當(dāng)冷空氣南下時(shí)，地面盛行偏北風(fēng)，伴有雨雪出現(xiàn).

根據(jù)開(kāi)化縣氣象資料統(tǒng)計(jì)：多年平均氣溫為16.3 ℃，極端最低氣溫零下11.2 ℃，出現(xiàn)在1967年1月16日；極端最高氣溫為41.3 ℃，出現(xiàn)1971年8月1日；最大風(fēng)速15.7 m/s.

1.2 水文資料

馬金溪流域下游有密賽水文站，位于馬金溪中游城關(guān)鎮(zhèn)的密賽村，控制流域面積為797 km2，設(shè)立于1956年(1997年密賽水文站遷至開(kāi)化縣城，更名為開(kāi)化水文站)，觀測(cè)項(xiàng)目有水位、流量、降水、泥沙等.

齊溪水庫(kù)庫(kù)區(qū)內(nèi)設(shè)有齊溪雨量站，壩址下游設(shè)有馬金站、燕溪站、大溪邊、皇林坑、西坑等5個(gè)雨量站(見(jiàn)表1，圖1).采用泰森多邊形法計(jì)算該區(qū)間各站面積權(quán)重(見(jiàn)表2)，經(jīng)計(jì)算馬金溪多年平均降雨量1 880 mm.

表1 設(shè)計(jì)流域主要測(cè)站表

表2 設(shè)計(jì)流域雨量站權(quán)重

2 洪水計(jì)算

小流域設(shè)計(jì)洪水的計(jì)算，按照暴雨洪水的形成過(guò)程，由暴雨資料推求設(shè)計(jì)洪水可分3步進(jìn)行[3-4]：(1)推求設(shè)計(jì)暴雨，用頻率分析法求不同歷時(shí)指定頻率的設(shè)計(jì)雨量及暴雨過(guò)程；(2)推求設(shè)計(jì)凈雨，設(shè)計(jì)暴雨扣除損失就是設(shè)計(jì)凈雨；(3)推求設(shè)計(jì)洪水，應(yīng)用單位線(xiàn)法等對(duì)設(shè)計(jì)凈雨進(jìn)行匯流計(jì)算，得流域出口斷面的設(shè)計(jì)洪水過(guò)程.

2.1 實(shí)測(cè)洪水計(jì)算

密賽水文站流量資料系列長(zhǎng)且可靠性高，馬金溪流域洪水采用實(shí)測(cè)洪水資料推求.

馬金溪實(shí)測(cè)洪水以1997年7月8日洪水為最大，開(kāi)化水文站(密賽站于1997年遷至開(kāi)化縣城，改為開(kāi)化水文站)實(shí)測(cè)洪峰流量為2 360 m3/s.密賽水文站實(shí)測(cè)較大洪水特征值(見(jiàn)表3).

2.2 歷史洪水計(jì)算

歷史上馬金溪1905年、1955年和1934年洪水較大，根據(jù)水文年鑒查得密賽水文站的歷史調(diào)查洪水成果，具體結(jié)果(見(jiàn)表4).

表3 實(shí)測(cè)洪水特征值表

表4 調(diào)查洪水成果表

2.3 設(shè)計(jì)洪水計(jì)算

馬金溪干流密賽水文站控制流域面積797 km2，資料系列1956—2014年共59 a，馬金溪控制斷面設(shè)計(jì)洪水采用密賽水文站流量推求.

馬金溪上游建有齊溪水庫(kù)，控制集雨面積182.65 km2，齊溪水庫(kù)于1979年4月開(kāi)工，1986年9月竣工.齊溪水庫(kù)控制集雨面積占密賽水文站控制集雨面積的23%，故采用密賽水文站資料計(jì)算馬金溪流域洪水時(shí)，需要將密賽水文站實(shí)測(cè)資料系列還原分析，使流量資料具有一致性.

統(tǒng)計(jì)分析密賽水文站年最大洪峰流量及3日洪水總量，將密賽水庫(kù)1986年以后的最大洪峰流量及3日洪水總量進(jìn)行修正還原，密賽水文站資料系列均為建庫(kù)前天然洪水情況，經(jīng)P-Ⅲ型曲線(xiàn)適線(xiàn)(見(jiàn)圖2)，得到密賽設(shè)計(jì)洪水統(tǒng)計(jì)參數(shù)(見(jiàn)表5).

圖2 密賽站最大洪峰流量頻率曲線(xiàn)圖

位置集水面積/km2項(xiàng)目不同頻率洪峰、洪量2%5%10%20%密賽797洪峰/(m3/s)3480284023601860三日洪量/億m32．281．951．691．41

馬金溪各控制斷面洪水采用面積指數(shù)法計(jì)算，采用公式：

(1)

式中：Q2、Q1—設(shè)計(jì)斷面和參證斷面的洪峰流量；

F2、F1—設(shè)計(jì)斷面和參證斷面的集水面積；

n—指數(shù)，本次n選用0.667；

馬金溪各主要控制斷面洪水成果(見(jiàn)表6).

表6 馬金溪各主要控制斷面設(shè)計(jì)洪水成果表

2.4 規(guī)劃工況設(shè)計(jì)洪水

《錢(qián)塘江流域綜合規(guī)劃》(2011—2020年)報(bào)告中推薦在上游興建錢(qián)江源水庫(kù)控制性水庫(kù)工程以滿(mǎn)足流域防洪需要，錢(qián)江源水庫(kù)控制集水面積228 km2，防洪庫(kù)容0.62億m3.控制著馬金溪大部分洪水，錢(qián)江源水庫(kù)建成后對(duì)設(shè)計(jì)流域洪峰能起到一定的消減作用.馬金控制斷面設(shè)計(jì)洪水成果(見(jiàn)表7).

根據(jù)《浙江省開(kāi)化縣錢(qián)江源水庫(kù)工程可行性研究報(bào)告》[5]，本次采用同頻率地區(qū)組成法對(duì)洪水進(jìn)行組合，地區(qū)組成一般分成2種情況：(1)當(dāng)馬金斷面發(fā)生設(shè)計(jì)頻率洪水時(shí)，錢(qián)江源水庫(kù)也發(fā)生同頻率設(shè)計(jì)洪水而下游控制斷面至錢(qián)江源水庫(kù)區(qū)間為相應(yīng)洪水.(2)當(dāng)馬金斷面發(fā)生設(shè)計(jì)頻率洪水時(shí)，下游控制斷面至錢(qián)江源水庫(kù)區(qū)間也發(fā)生同頻率設(shè)計(jì)洪水而錢(qián)江源水庫(kù)為相應(yīng)洪水.

錢(qián)江源水庫(kù)單庫(kù)調(diào)度原則為：20年一遇洪水時(shí)，水庫(kù)控制下泄流量≤300 m3/s.

表7 馬金控制斷面設(shè)計(jì)洪水成果表(區(qū)間設(shè)計(jì)庫(kù)區(qū)相應(yīng))

3 結(jié) 論

根據(jù)馬金溪流域密賽水文站的資料，按照暴雨洪水的形成過(guò)程，推求設(shè)計(jì)暴雨和設(shè)計(jì)洪水和設(shè)計(jì)凈雨進(jìn)行匯流計(jì)算，得出流域出口斷面的設(shè)計(jì)洪水過(guò)程的理論，分析計(jì)算了馬金溪流域?qū)崪y(cè)洪水特征值表，推求了洪水特征值，利用59 a的水文資料，推求計(jì)算了馬金溪河流控制斷面的設(shè)計(jì)洪水.根據(jù)開(kāi)化縣錢(qián)江源水庫(kù)工程可行性研究，計(jì)算了各規(guī)劃工況下的設(shè)計(jì)洪水，計(jì)算成果為馬金溪河流綜合治理工程規(guī)劃設(shè)計(jì)提供了重要依據(jù).

[1] 趙英娜.小流域設(shè)計(jì)洪水參數(shù)分析[J].河北水利,2014(12):30-31.

[2] 華家鵬.小流域設(shè)計(jì)洪水的計(jì)算方法[J].河海大學(xué)學(xué)報(bào),1998(2):100-104.

[3] 盧 克.浙東沿海城市洪水預(yù)報(bào)模型建設(shè)研究[J].浙江水利水電學(xué)院學(xué)報(bào),2016,28(5):39-42.

[4] 戴香琳,陳 芬,曾鋼鋒.分布式流域水文模型在溫黃平原的應(yīng)用[J].浙江水利科技,2016,44(1):66-68,76.

[5] 吳紅雨，張雙根，向紅利.開(kāi)化縣馬金溪流域馬金段綜合治理工程初步設(shè)計(jì)[R].衢州：浙江九州治水科技股份有限公司，2017.

HydrologicalComputationandAnalysisofMajinxiComprehensiveControlProject

FAN Hai-jun1, WU Hong-yu2, ZHANG Shuang-gen2, LI Dong-feng3

(1.Kaihua Water Conservancy Bureau, Quzhou 324300, China; 2.Zhejiang Jiuzhou Water Control Technology Co., Ltd., Quzhou 324000, China; 3.College of Hydraulic and Environment Engineering, Zhejiang University of Water Resources and Electric Power, Hangzhou 310018, China)

The characteristic value table of the measured larger flood is analyzed, and the flood characteristic values of Majinxi River are also calculated on the basis the data of Misai Hydrometric Station in the downstream of Majinxi River, and the historical survey results of floods in Misai Hydrometric Station are obtained according to Hydrologic Data Yearbook. Further, the design food at the control cross-section of Majinxi River is calculated. According to the feasibility study report of Qianjiangyuan Reservoir Project located at Kaihua County, after calculating all kinds of design flood under the planned conditions, it comes to the conclusion that the scheduling principles of single reservoir of Qianjiangyuan Reservoir shall be as follows: the let-down flow rate of the single reservoir shall be controlled within 300 m3/s when encountered with the heaviest flood in 20 years.

Majinxi; Misai Hydrometric Station; hydrological calculation

2017-03-19

國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2016YFC0402502)

范海軍(1986-)，男，浙江常山人，助理工程師，主要從事水利工程規(guī)劃和工程建設(shè)管理工作.

10.3969/j.issn.2095-7092.2017.05.005

TV214

A

1008-536X(2017)05-0018-04