凉山米市的历史洪水及其水库洪水校核,水文学论文

凉山米市的历史洪水及其水库洪水校核,水文学论文摘要：本文分别采用了综合瞬时单位线法和水文比较法计算出米市水库坝址的校核洪水，并与工程河段的调查历史洪水做比拟，推荐采用适当调整的历史洪水作为工程的校核洪水。这种推求校核洪水的方式方法适用于工程河段调查到的历史洪水大于频率洪水计算方式方法计算的校核洪水情况，考虑到实际已发生的洪水大于工程校核洪水，因而工程设计假如采用频率洪水计算方式方法计算的校核洪水对工程是不安全的，进而推荐采用适当调整的历史洪水作为工程的校核洪水。这种方式方法符合(水利水电工程设计洪水计算规范〕有关规定，其他水利水电工程校核洪水分析具有一定的参考价值。本文关键词语:米市水库;洪水调查;历史洪水;校核洪水;0、前言水利水电工程校核洪水的推求在水文资料条件下通常根据流量资料或暴雨资料计算。根据(水利水电工程设计洪水计算规范〕[1]：“3.1.7当设计流域缺乏洪水和暴雨资料，但工程地点附近已调查到可靠的历史洪水，其重现期又与工程的设计洪水标准接近时，可直接采用历史洪水或进行适当调整，作为该工程的设计洪水。〞2008年，黄成宗[2]采用调查洪水配线法、水位〔调查〕-暴雨频率相应法及水位〔调查〕洪水频率相应法，解决了水文资料短缺地区的牵涉洪水计算的问题，对今后水利、电力、输变电等工程提供借鉴作用。2020年，杨俊强[3]等通过比照分析得出，在实测资料洪水系列中参加历史调查洪水能够延长资料系列，减少误差，合理确定洪水统计参数，提高设计洪水成果的可靠性。米市水库是安定河上游左岸重要支流—孙水河上的一座具有控制性的大型骨干工程，防洪是工程重要任务[4]之一。米市水库的设计洪水是水库设计的重要根据，对本身防洪安全有着重要的作用。由于米市水库坝址河段无实测水文资料，本文分别采用了瞬时单位线法和水文比较法计算米市水库坝址的设计洪水，并与工程河段的调查洪水做比拟，基于工程安全，米市水库推荐采用适当调整的历史洪水作为工程的校核洪水。该成果已通过水利部水利水电规划设计总院的审查认可，这种确定工程校核洪水的方式方法是对(水利水电工程设计洪水计算规范〕中“1.0.11和3.1.7〞小节中设计洪水计算方式方法的一种详细应用。1、水文条件大概情况孙水河是安定河上游左岸的最大支流，起源于昭觉县尼地乡境内的洛马阿木拖山〔主峰海拔高程3491m〕，于冕宁县泸沽镇汇入安定河。孙水河流域海拔高程在1630～3491m之间，流域面积1618km2，河长95.2km，平均比降15‰。拟建米市水库下坝址〔推荐坝址〕位于依洛沟口上游约800m处，坝址以上控制集水面积397.9km2。根据孙水河流域内暴雨资料分析，孙水河流域24小时暴雨均值在60～90mm之间，暴雨从上游到下游呈递增趋势，上游米市雨量站多年24小时暴雨均值为63.4mm，中游波洛、喜德、则约雨量站均值分别为76.4mm、75.4mm、87mm，下游孙水关雨量站均值为77.6mm。孙水河流域洪水，主要由暴雨构成，洪水成因及特点与暴雨的成因、分布、强度等密切相关。历年最大洪峰流量均发生在6—9月，个别出如今5月。洪水经过较短，一般1～2天。另外，由于近年来，流域植被受人为毁坏，蓄水保土能力降低，遇较大降雨时，易构成洪灾。孙水河流域内四川省水文水资源勘测局先后设立有喜德水位站和孙水关水文站，米市水库位于孙水关水文站上游，下垫面条件基本类似，孙水关水文站水文资料条件较好，因而根据米市水库所在地理位置，结合资料条件，工程水文分析计算根据站确定为孙水关水文站。孙水河流域水系站网及工程位置分布见图1。图1孙水河流域水系站网及工程位置分布2、历史洪水2.1、孙水关水文站河段历史洪水调查及重现期确定根据孙水关河段洪水调查有关文献资料，本河段调查到的大洪水在1891年、1917年、1938年、1960年，而1891年、1917年、1938年洪水远较1960年小，也比实测的几场大洪水小。根据孙水关实测流量成果，1960年实测洪峰流量1400m3/s,2020年实测洪峰流量2510m3/s,2020年洪水远远大于1960年洪水，因而能够确定2020年洪水为1891年以来首大洪水。由于1960年洪水远远小于2020年洪水，并且在实测资料中并不特别突出，不提出作特大值考虑。综上所述能够确定，2020年洪水是1891～2020年以来的首大洪水，重现期为124年。2.2、工程河段2020年特大洪水2020年8月31日，孙水河突发洪水，在孙水河流域造成有史以来最大的洪灾损失。这场洪水起涨快、洪峰高、历时短，主要由8月30-31日孙水河流域普降大雨造成，暴雨的强降水中心出如今孙水河上游热柯达拉乡一带。这次洪水造成孙水河流域部分河段决堤、溃堤、翻堤，沿岸农田被冲毁、村舍倒塌，交通、通讯、供电中断，上游冲毁5座吊桥，规划米市下坝址下游原米市大桥被冲毁，造成直接经济损失30亿元以上。这场洪水在孙水河河口孙水关水文站〔集雨面积1611km2〕实测洪峰流量为2510m3/s，峰现时间在2020年8月31日16时12分。洪水调查河段位于下坝址下游约1km，河段较为顺直，河段内布设了CS07断面〔控制集水面积420km2〕。该断面上游280m右岸为乃家村，下游660m处为米市大桥，住户集中，指认洪痕点较多，洪痕较可靠。CS07断面位于下坝址下游约800m处，该断面为宽浅式，较规整。根据2020年上下游洪调的“8·31〞洪痕，投影到河道中泓线后推算出2020年洪水比降，并内插出CS07断面处2020年洪水位，结合实测河道大断面，选取适当的糙率进行推流。推流成果见表1。表12020年CS07断面“8·31〞洪水调查推流成果CS07断面河段上下游住户较多，洪痕点多位于房屋墙角和米市大桥冲毁处，洪痕较为清楚明晰可靠，结合该场暴雨量级以及时空分布分析，推流成果基本合理。3、设计洪水计算由于米市水库坝址河段无实测水文资料，采用了瞬时单位线法和水文比较法计算米市水库坝址的设计洪水，经比拟后推荐水文比较法成果。根据孙水关水文站实测及插补延长的1953～2020年年最大流量系列，对2020年特大洪水提出作特大值处理，组成不连序年最大流量系列进行频率计算。据此计算成果，采用水文比较法按面积比的2/3次方修正，推求的米市水库坝址设计洪水见表2。由于2020年洪水量级特别突出，重现期缺乏相应的资料再往前推，导致频率曲线配线时2020年洪峰流量点出现“吊灯笼〞〔频率曲线适线时，由于2020年洪水过大，远远偏离在曲线上方〕的情况，经面上综合分析Cv取值为0.6。表2米市水库坝址设计洪水成果〔水文比较法移用孙水关站〕根据水工布置，米市水库拟采用沥青混凝土心墙堆石坝，设计洪水标准为100年一遇，校核洪水标准为2000年一遇。4、校核洪水成果分析根据孙水关水文站流量资料频率曲线适线，由于2020年洪峰流量突出，重现期缺乏相应的资料再往前推，频率适线时该点据出现“挂灯笼〞现象。根据(水利水电工程设计洪水计算规范〕“1.0.11对大型工程或重要的中型工程，用频率分析法计算的校核标准设计洪水，应对资料条件、参数选用、抽样误差等进行综合分析检查，如成果有偏小可能，应加安全修正值，修正值不宜超过计算值的20%〞，为工程安全计，水文比较法对校核频率洪峰流量增加15%安全修正值，进而推求出2000年一遇水库坝址校核洪水为1370m3/s。根据(四川省中小流域暴雨洪水计算手册〕，采用瞬时单位线法，由设计暴雨经过推求设计净雨经过，再结合流域汇流参数推算出流域设计地面径流经过，然后回加上由稳定入渗量构成的地下径流经过和深层地下水补给的基流量，进而推求出2000年一遇水库坝址校核洪水为1380m3/s。根据2020年洪痕推流成果，米市水库坝址下游附近CS07断面洪峰推算流量达1810m3/s。根据面积比的2/3次方移至坝址为1750m3/s，根据(水利水电工程设计洪水计算规范〕，“3.1.6当设计流域缺乏洪水和暴雨资料，但工程地点附近已调查到可靠的历史洪水，其重现期又与工程的设计洪水标准接近时，可直接采用历史洪水或进行适当调整，作为该工程的设计洪水。〞因而，为工程安全计，将2020年洪水推流成果加大15%作为坝址校核洪水使用，进而推求出2000年一遇水库坝址校核洪水为2018m3/s。米市水库各方案校核洪水成果见表3。表3米市水库校核洪水成果比照由表3看出，校核洪峰流量为2020年洪水推流成果最大，考虑到该场洪水为工程河段实际发生的特大洪水，而通过水文比较法及瞬时单位线法推求的校核标准洪峰流量远小于实际已发生的大洪水，从水库调洪成果看，校核洪水分别采用水文比较法和推流成果作为比拟，根据正常蓄水位2200m起调，校核洪水位分别为2200.64m和2201.52m，相差0.88m。水工坝顶高程选择原则〔沥青混凝土心墙堆石坝〕：(1)设计洪水位+正常运用条件的坝顶超高；(2)正常蓄水位+正常运用条件的坝顶超高；(3)校核洪水位+非常运用条件的坝顶超高；(4)正常蓄水位+非常运用条件的坝顶超高+地震安全加高。根据以上4种选择原则进行计算，方式方法(1)计算得坝顶高程2203.17m，方式方法(2)计算得坝顶高程2203.17m，方式方法(3)计算得坝顶高程2202.31m，方式方法(4)计算得坝顶高程2203.39m。最后选定第4种方式方法来确定坝高，坝顶高程为2203.4m，即坝高的选择原则主要受正常蓄水位控制。因而能够看出，校核洪水因采用方式方法的不同导致设计洪峰流量相差较大，但对工程整体而言不会有太大的影响。经综合分析，米市水库校核洪水推荐采用CS07推流成果根据2/3次方移用至坝址后加大15%使用，2000年一遇水库坝址校核洪水为2018m3/s。5、结束语鉴于2020年孙水河流域发生了特大洪水，水文比较法和瞬时单位线法推算的坝址2000年一遇校核标准的设计洪峰流量比2020年调查洪峰流量偏小较多。根据(水利水电工程设计洪水计算规范〕的有关规定，采用“2020年调查洪峰加大15%作为坝址2000年一遇的设计洪峰流量〞对工程更为安全，因此推荐采用由工程河段调查到的特大洪水推求工程校核洪水。该方式方法的详细应用对其他水利水电工程校核洪水分析采