海南地区设计洪水分析研究-以三亚市藤桥河、大茅水为例

1、海南地区设计洪水分析研究-以三亚市藤桥河、大茅水为例目 录摘要 2一、前言 2二、基本概况 2三、流域概况及地理参数 21、流域概况 22、流域地理参数 3四、气象 4五、设计洪水分析计算 51、设计雨量 52、计算参数的选取 73、设计洪峰流量 9六、设计洪水成果合理性分析与采用 111、藤桥东河、藤桥西河、藤桥河原成果合理性分析 112、大茅水设计洪水成果合理性分析 13七、结束语 13参考文献 13【摘要】近年来，气候变化异常，尤其对于南方地区来说，雨水丰富，经常出现洪水等情况，因此，加强对设计洪水的分析研究，可以很好的做好洪水的预防工作，确保洪水造成的损害降低到最小。本文笔者就结合海南

2、三亚地区的藤桥河、大茅水为例，对该地区的藤桥河、大茅水的设计洪水进行分析研究，从而促进该地区的防洪工作，确保损失降低到最小。【关键词】洪水，设计，海南，气象一、前言三亚市位于海南岛最南端,东邻陵水县,北依保亭县,西毗乐东县,南临南海,是海南省南部政治经济文化中心和交通、通讯枢纽。土地总面积1919.58km2,，是我国唯一的热带滨海风景旅游城市。二、基本概况藤桥河和大茅水是三亚市东部及中部地区较大的两条河流，藤桥河流域位于海南省东部，地跨三亚、陵水和保亭三市县，发源于五指山南麓，流经保亭县的新政、加茂、三亚市的南田农场、海棠湾镇等乡镇和农场，在海棠湾入海，总流域面积709km2，藤桥河分为东、

3、西两河，东河为藤桥河的干流，控制流域面积436km2,西河为藤桥河的支流，在距出海口3.0km处汇入东河,控制流域面积273km2。大茅水流域位于三亚市区东部，发源于田独镇北部山区，由北向南流经甘什岭森岭公园、田独镇等地，于榆林港入海，控制流域面积115km2。受三亚市水务局委托，我院承担藤桥河、大茅水河道治理规划的编制工作，根据规划编制要求，需对两河设计洪水进行分析计算，其中藤桥河设计洪水在2008年3月三亚市水利水电勘测设计院编制海南省三亚市藤桥西河东岸防洪护堤工程初步设计报告时采用推理公式法、综合单位线法进行了分析计算，最终推荐采用综合单位线成果。本次对藤桥河及支流藤桥东河、藤桥西河设计

4、洪水成果采用相同方法进行复核；大茅水设计洪水以往未进行过分析，本次重点对大茅水不同断面设计洪水进行了计算，为工程规划编制提供可靠依据。三、流域概况及地理参数1、流域概况三亚市入海的河流10条，分别是宁远河、藤桥河、三亚河、大茅水、龙江溪、九曲溪、烧旗溪、文昌溪、东河溪、石沟溪。三亚市由于地形地貌原因，河流主要发源于三亚市北部山区，自北向南注入南海，从而自然形成了东、中、西部三个相对独立的水系，即东部的藤桥河，中部的三亚河、大茅水，西部的宁远河。藤桥河是三亚东部地区较大的河流，发源于保亭县昂日岭，从三亚市藤桥港入海。河长56.1km，流域面积709km²。藤桥河分为东、西两河，藤桥东河

5、为藤桥河干流，流域面积436km²，藤桥西河为藤桥河的支流，在距出海口3.0km处汇入东河，流域面积273km²。藤桥河现有水利工程6座，其中水库5座，引水坝1座。藤桥西河上有赤田（中型）、仲田（小1型）、沙牛坡（小1型）3座水库，东河上有新民引水坝，报导水库（小1型）、芒三水库（小1型）。5座水库控制流域面积284.08km2，占流域总面积40%。大茅水位于三亚市区东部，发源于田独镇北部山区，由北向南流经甘什岭森岭公园、田独镇等地，于榆林港入海，控制流域面积115km2，大茅水流域现建有颂和水库（小1型）、三农水库等多座小型水库。藤桥河、大茅水流域现有水库基本情况见表1表

6、1 藤桥河、大茅水流域现有水库基本情况表名称所在河流集雨面积（km2)总库容（万m3)赤田水库藤桥西河220.557710沙牛坡水库藤桥西河7.59270仲田水库藤桥西河9.14750芒三水库藤桥东河5.20325报导水库藤桥东河41.6550颂和水库大茅水11.0700藤桥河、大茅水流域示意图分别见附图1、附图2。2、流域地理参数根据大茅水流域万分之一地形图，勾绘大茅水流域范围及主沟，量算主沟长度、比降，并计算流域特征参数。藤桥河及支流流域参数仍采用原成果。藤桥河、大茅水流域参数见表2。表2 藤桥河、大茅水流域地理参数表河 名断面流域地理参数备注流域面积（km2）主沟长度（km）主沟比降()

7、特征参数=L/J1/3藤桥东河汇合口436.054.35.75303.1原成果藤桥西河汇合口273.032.94.80195.0藤桥河入海口709.056.15.75313.1大茅水断面2（铁路桥）77.519.73.80126.0本次量算断面1（入海口）114.521.33.35142.2四、气象三亚地处低纬度，属热带海洋性季风气候区。具有日照时间长、终年气温高、积热多、无霜冻、雨量充沛而降雨变率大、蒸发量大和干湿季分明等特点。三亚年干燥度1.48，属半干旱地区。根据三亚典型气象站-南滨站多年观测资料统计分析，三亚多年平均气温24.9，极端最高气温37.0，极端最低气温3.3，月最高气温20

8、.2。三亚多年年平均日照时间2572.8h，日照率54%。基本风压值0.85kN/m²。全年约80的降雨量集中在610月，东部地区雨水相对充沛，西部地区则干旱少雨。全市多年平均降水量1475.5mm。三亚多年平均水面蒸发量1711.7mm，年平均相对湿度83%，年内差别不明显。三亚多年平均风速2.6m/s，多年平均最大风速20.1m/s，极端最大风速40.0m/s。三亚旱季多为东风或东北风，雨季多为西风或西南风，年平均台风影响次数约3次，最大年台风出现次数为8次。五、设计洪水分析计算藤桥河、大茅水流域内无实测流量资料，亦无中小流域设计洪水计算的经验公式，故本次设计洪水复核及分析计算均

9、采用广东省水文总站1991年编制的广东省暴雨径流查算图表使用手册（以下简称手册）给出的推理公式法和综合单位线法，根据流域下垫面条件，选择合适的汇流参数m及单位线滞时m1计算设计洪水，经综合分析，合理选定其中的一种设计洪水成果。考虑藤桥河流域赤田水库流域面积（221km2）较大，占藤桥西河流域面积的81%，占藤桥河流域面积的31%，水库对20年一遇以下洪水无调蓄作用，但对50年及以上洪水有一定的削峰调蓄作用，而其他各小型水库面积相对较小，对洪水调蓄能力有限，根据手册洪水计算要求，本次仅考虑赤田水库对藤桥河、藤桥西河50年一遇洪水的影响，不计其他各水库影响。1、设计雨量根据广东省暴雨径流查算图表（

10、以下简称图表）分区示意图及流域中心位置，藤桥东河、大茅水属于海南岛丘陵XI2区，藤桥西河属于海南岛山区XI3区，均采用海南岛分区设计雨型，点面折减系数采用暴雨高值区点面折减系数（）历时（t）（流域面积）F关系。（1）设计点暴雨根据1991年广东省水文总站编制的广东省水文图集（以下简称图集）查出不同历时暴雨参数、，取，根据皮尔逊III型曲线Kp表查出Ktp，并按公式计算点暴雨量，见表2表5。（2）设计面暴雨根据流域面积查暴雨高区点面折减系数（）历时（t）（流域面积）F关系图得出t，并按计算面暴雨量，见表3表6。表3 藤桥东河设计暴雨成果表（雨量单位mm，下同）历时原成果本次复核均值Cvt设计面暴

11、雨均值Cvt设计面暴雨P=5%P=2%P=5%P=2%1小时550.30.6556.064.2550.30.70760.968.86小时1100.450.711471761100.450.76515818924小时1700.480.8132693251700.480.85528334172小时2200.450.8483514202200.450.88364435表4 藤桥西河设计暴雨成果表历时原成果本次复核均值Cvt设计面暴雨均值Cvt设计面暴雨P=5%P=2%P=5%P=2%1小时550.30.70560.769.6530.30 0.75362.5 70.6 6小时1100.450.7741

12、601921050.450.810 160 191 24小时1700.480.8562833421650.480.885284 343 72小时2200.450.8803644362100.450.907358 428 表5 藤桥河设计暴雨成果表历时原成果本次复核均值Cvt设计面暴雨均值Cvt设计面暴雨P=5%P=2%P=5%P=2%1小时550.3540.30 0.64854.8 61.9 6小时1100.451080.450.710 144 172 24小时1700.481680.480.818267 323 72小时2200.452150.450.848 343 410 表6 大茅水设计

13、暴雨成果表历时断面1（入海口）断面2（铁路桥）均值Cvt设计面暴雨均值Cvt设计面暴雨P=5%P=2%P=5%P=2%1小时510.320.82667.7 77.1 510.320.86370.7 80.5 6小时1020.450.881169 202 1020.450.910 175 209 24小时1630.490.938301 364 1630.490.955306 371 72小时2060.470.949377 454 2060.470.964383 461 2.计算参数的选取（1）设计雨型产流计算雨型采用海南岛分区最大24小时和最大3天的设计雨型，见表7。表7 海南岛最大24小时和最

14、大3天的设计雨型项目24小时雨型时段分配最大24小时雨型时段123456789101112131415161718192021222324占H6%12.912.915.120.921.416.8占（H24-H6）%2.94.33.13.34.34.55.65.47.410.210.210.79.24.95.42.83.12.7最大3天雨型项目3天雨型时段分配时段123456789101112占H6%100占（H24-H6）%22.449.528.1占（H3d-H24）%9.76.814.414.430.911.54.47.9（2）产流参数 、f3d根据手册 “广东省分区产流参数表”中海南山丘区

15、集水面积与平均后损率 和3天平均损失率f3d关系（F>100km2时，=4.3mm/h，f3d=2.9 mm/h, F<100km2时，=5.0mm/h，f3d=2.9 mm/h）由各河流流域面积查得相应、f3d，见表8。表8 各河产流参数成果表河 名产流参数 （mm/h）f3d（mm/h）藤桥东河4.32.9藤桥西河4.32.9藤桥河4.32.9大茅水断面2（铁路桥）5.02.9断面1（入海口）4.32.9注：原成果计算报告中、f3d 值均未列出（3）汇流参数m、m1 分别根据手册中“推理公式法（1998年修订）汇流参数m关系图”和“广东省综合单位线滞时m1关系图”及流域特征参数

16、查得各河汇流参数。其中藤桥东河、大茅水m1采用“广东省综合单位线滞时m1关系图”中D线(海南丘陵)查算，藤桥西河采用E线（海南山区）查算，为进行成果的比较分析，藤桥河分别采用了D、E线查算参数进行综合单位线计算。各河汇流参数见表9。表9 各河汇流参数成果表河 名汇流参数藤桥东河推理公式m单位线m11.49.9藤桥西河D线1.17.1E线5.1藤桥河D线1.510E线7.5大茅水断面2（铁路桥）0.955.2断面1（入海口）0.985.7注：原成果计算报告中m、m1值均未列出（4）适宜计算时段t 根据手册“广东省不同集水面积适宜计算时段t表”，集水面积F=15100km2，t=1h，集水面积F=

17、100350km2，t=2h，集水面积F=3501000km2，t=3h，根据各河流域集水面积，分别确定t，见表10。表10 各河适宜计算时段成果表河名流域面积（km2）t（h）藤桥东河436.03藤桥西河273.02藤桥河709.03大茅水断面2（铁路桥）77.51断面1（入海口）114.523.设计洪峰流量（1）藤桥东河、大茅水大茅水流域内颂和水库面积占9.6%，藤桥东河流域内各小水库面积占10.7%,可不考虑影响，根据手册分别采用推理公式法（1988年修订）和广东省综合单位线法对设计洪峰流量进行了计算，两种方法流量成果相差不超过20%，采用综合单位线成果，见表11。表11 藤桥东河、大茅

18、水设计洪峰流量成果表河名设计洪峰流量（m3/s）方法20年一遇50年一遇藤桥东河原成果20602528本次成果推理公式20072626综合单位线（D线，采用）19342411相差-4%-8%大茅水断面1（入海口）推理公式616799综合单位线（采用）690 853 相差11%6%断面2推理公式414542综合单位线（D线，采用）507 626 相差18%13%（2）藤桥西河藤桥西河上建有赤田水库，水库流域占藤桥西河流域面积的81%，根据三亚水市利水电勘测设计院编制的海南省三亚市藤桥西河东岸防洪护堤工程初步设计报告，赤田水库对50年一遇以上洪水才有削峰作用,对20年一遇及其以下洪水没有削峰作用，

19、故本次藤桥西河50年以上洪水考虑水库的调蓄作用。 藤桥水库不考虑水库调蓄前洪峰流量分别采用推理公式法（1988年修订）和广东省综合单位线法对设计洪峰流量进行计算，两种方法流量成果相差不超过20%，采用综合单位线成果，见表12。赤田水库的调蓄作用根据水库出入库流量，水库面积占流域面积的比计算，计算公式为：Q调蓄后=1-(1-Q出库/Q入库)F水库/F流域Q调蓄前其中赤田水库出入库采用海南省三亚市藤桥西河东岸防洪护堤工程初步设计报告中成果。藤桥西河设计洪峰流量成果见表12。表12藤桥西河设计洪峰流量成果表重现期20年一遇50年一遇原成果15081845本次成果不考虑调蓄推理公式线13721785综

20、合单位线（E线，采用）16672050相差18%13%考虑调蓄综合单位线（E线，采用）16671771（3）藤桥河藤桥河考虑西河流域位于海南山区，东河流域位于海南丘陵区，洪峰量采用推理公式法，综合单位线D线、E线进行计算后综合确定，并且两种方法相差不超过20%，推荐采用综合单位线D线、E线综合成果，20年、50年一遇洪峰流量分别为3009m3/s、3758m3/s，藤桥西河设计洪峰流量成果见表13。赤田水库50年一遇洪水调蓄对流量的影响计算与西河相同，考虑水库调蓄后流量为3560m3/s，见表13。表13 藤桥河设计洪峰流量计算成果表重现期20年一遇50年一遇原成果30363725本次成果不考

21、虑调蓄推理公式线32914285综合单位线（D线）28193530综合单位线（E线）33124122综合单位线D、E线综合（采用）30093758D、E线综合与推理公式相差8.6%12.3%考虑调蓄综合单位线D、E线综合（采用）30093560六、设计洪水成果合理性分析与采用1.藤桥东河、藤桥西河、藤桥河原成果合理性分析通过复核计算可以看出，藤桥东河原成果的推理公式法、综合单位线法计算结果与本次两种方法的计算结果相差不大，说明原成果合理，仍采用原成果。藤桥西河、藤桥河原成果推荐采用的综合单位线法成果介于本次复核综合单位线D线和E线成果之间，并且本次复核成果考虑赤田水库调蓄作用后与原成果相差不大，说明原成果是合理的仍采用原成果，藤桥河、藤桥东河、藤桥西河采用成果见表14。2. 大茅水设计洪水成果合理性分析 将本次分析计算的大茅水成果与藤桥河、藤桥东河、藤桥西河采用成果点绘在同一张洪峰模数流域面积图中，见图1，图2，从图中可以看出，本次分析成果与藤桥河采用成果相比，符合洪峰模数随流域面积增大而减小的规律，并且拟合关系较好，说明本次大茅水设计洪水分析成果合理，大茅水河采用成果见表11。图1 大茅水、藤桥河洪峰模数流域面积相关图（综合单位线法，20年一遇）图2 大茅水、