JWRR  >> Vol. 8 No. 2 (April 2019)

    巴曲2018年最大洪水调查与重现期分析
    Investigation and Analysis of Recurrence Period for 2018 Maximum Flood at Baqu

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作者:  

唐洪波,何灼伦:青海省水文水资源勘测局,青海 西宁

关键词:
洪水调查水文分析Flood Investigation Hydrological Analysis

摘要:

本文通过巴曲2018年最大洪水调查和利用巴滩水文站洪水资料,对巴曲进行不同频率设计洪峰流量计算,确定的最大洪峰流量、发生时间以及重现期,对当地防汛减灾及灾情评估具有十分重要的意义。同时得出了相关的水文数据,可为境内合理开发、利用水资源,制定防洪规划和城镇发展布局等提供科学依据。

Based on the investigation of the largest flood at Baqu in 2018 and the use of flood data from Baqu hy-drological station, the flood peak discharge with different design frequencies was calculated. The determined maximum flood peak discharge, occurrence time and recurrence period are of great significance for local flood prevention and disaster reduction and assessment. At the same time, relevant hydrological data are obtained, which can provide scientific basis for rational development and utilization of water resources, formulation of flood control planning and urban development layout.

1. 前言

2018年6至7月期间,同德县巴曲流域相续出现强降水,降水形成的洪水直接冲毁巴曲部分已建的河道治理的工程,造成了重大的经济损失。因此开展巴曲洪水调查,确定最大洪峰流量及发生时间以及分析重现期对今后灾情评估具有十分重要意义。

2. 基本情况

2.1. 流域概况

巴曲为黄河右岸一级支流,发源于青海省泽库县和日乡羊旗村,在青海省泽库县巴沟乡班多村汇入黄河,河流全长153 km,流域面积为4241 km2,河流平均比降7.78‰,多年平均年降水量428.5 mm,多年平均年径流深92.3 mm。洪水发生时间主要集中在7~9月,洪水过程具涨落缓慢、洪峰量小、历时长的特点。

2.2. 气候特征

巴曲流域地处青藏高原,地形条件复杂,周围高山环抱,属高山峡谷地貌。气候具有明显的高原大陆性气候特征。据气象资料,多年平均气温在−3.7℃~6.1℃,年降水量在230~540 mm之间,在时空分布上降雨多集中在7~9月之间,占全年降雨量的74%,蒸发量大。

3. 洪水调查

3.1. 洪调断面选择

为准确确定出受灾河段上游的来水情况,本次重点对同德县城至二期河道治理工程河段进行查勘。通过查勘,发现洪水过后河道弯道附近的两岸堤防工程冲毁最为严重,部分河段出现了塌陷;河道冲刷淤积严重,两岸防洪堤上洪积物明显,随处可见工程建设所用的石材和连根而起的大树;且河流两侧支流沟道均有不同程度的洪水痕迹。

根据《水工建筑物与堰槽测流规范》SL 537-2011要求,为确保洪水调查及计算具有可靠性,洪水调查断面应尽量选择在靠近工程附近。要求:洪调河段应顺直,没有大的支流加入,河槽内没有阻塞、变动回水、分流等现象,洪水痕迹明显 [1] 。

经确定在巴曲巴沟乡上巴村公路桥上游300 m处,该河段相对顺直且无支流汇入流出,河道经两岸堤防束窄水流集中,且两岸均有明显的洪痕迹像,符合洪水调查断面选择要求。调查断面上下断面成果见图1

洪痕及河道坡降测量选取洪水冲刷、淤积物痕迹明显的位置作为洪痕点。为准确确定出洪水水面线和河底坡降线,工作中分别施测左、右岸洪水痕迹点和河道坡降。成果见表1表2,洪水水面线和河底坡降线见图2

Figure 1. Flood survey large cross-sectional of upper and lower section of Baqu

图1. 巴曲洪水调查上下断面图

Table 1. Results of flood trace measurement at Baqu flood survey river reach

表1. 巴曲洪水调查河段洪水痕迹测量成果表

Table 2. Measurement results of longitudinal section of channel at Baqu river reach

表2. 巴曲洪水调查河段河道纵断面测量成果表

Figure 2. Flood surface line and river bottom slope of Baqu diversion reach

图2. 巴曲洪水调查河段洪水水面线和河底坡降线图

3.2. 洪峰流量计算

根据《水工建筑物与堰槽测流规范》SL 537-2011,洪峰流量采用恒定非均匀流公式计算。

Q = K ¯ S 1 / 2 1 1 2 g L K ¯ 2 m (3-1)

式中:Q为恒定流流量(m3/s);g为重力加速度,g = 9.81 (m/s2);L为比降上、下断面间距(m);S为恒定流态下的水面比降(‰); K ¯ 为河段平均输水率,两个断面计算公式为 K ¯ = ( A R 2 / 3 + A R 2 / 3 ) / 2 n ;n为糙率;A为过水面积(m2);R为水力半径(m),当宽深比大于100时水力半径用平均水深代替,当宽深比小于100时水力半径用

A B + 2 H 表示;河段逐渐收缩或扩散时, m = ( 1 ξ ) α ( 1 / A 2 1 / A 2 ) ,ξ为断面沿程收缩或扩散系数,河段断面

收缩时,一般取ξ = 0,断面突然扩散时,ξ = 0.3~0.5,逐渐扩散时,一般可取ξ = 0.3,α为动能校正系数,一般取α = 1 [1] 。

洪峰流量计算利用实测纵断面和洪痕痕迹线经分析计算,确定上断面洪水水位为97.80 m,过水面积为50.0 m2;下断面洪水水位为97.45 m,过水面积为45.4 m2。洪调河段比降为8.2‰。

鉴于本次洪调河段治理后河床由复式河床变为窄深式河床,河道较为规整,水流较为集中。左右岸均为混泥土防洪堤,坡度为90度,坡面较为光滑。糙率根据河槽特征,按照《青海省水文手册》中的斯里勃内天然河槽糙率表 [2] 和《黄南州同德县巴曲河道治理工程(东山水文桥至火角村段)实施方案》、《黄南州同德县巴曲河道治理工程(火角村至尕哇麻村段)初步设计报告》以及巴滩(二)水文站糙率综合确定为0.030 [3] [4] ,计算巴曲洪峰流量为176 m3/s,成果详见表3

Table 3. Statistical of the survey results of Baqu flood

表3. 巴曲洪水调查成果统计表

3.3. 洪峰时间的确定

据二期在建工程施工人员反映,巴曲最大洪水出现在7月份,另外根据附近雨量站的资料统计分析,7月14~23日该地区连继出现大面积的降水,其中19日和22日降雨量最大。7月19日巴曲流域内尕巴松多站31.6 mm、科加站26.0 mm、南巴滩站23.6 mm、宁秀站33.8 mm、森多站24.8 mm,邻近河流–茫拉河拉曲站26.2 mm、泽曲河泽曲站30.8 mm、隆务河支流麦秀镇站12.4 mm。7月22日巴曲流域内尕巴松多站37.2 mm、科加站23.8 mm、南巴滩站6.6 mm、宁秀站33.4 mm、森多站37.8 mm,邻近河流–茫拉河拉曲站为31.8 mm、泽曲河泽曲站25.2 mm、隆务河支流麦秀镇站25.0 mm。同时根据流域下垫面情况和产汇流特点以及附近老乡的走访调查,确定洪水发生在2018年7月22日。

4. 设计洪水计算

巴曲历史上曾设有巴滩、巴滩(二)水文站,其中该站为巴曲的干流控制站,位于同德县巴滩乡松多村,控制流域面积为3554 km2,于1958年4月由青海省水利电力厅设立;1959年9月1日基本断面下迁约150 m,为巴滩(二);1998年1月1日改为洪水调查站 [5] 。

巴滩水文站现有40年的实测流量资料和21年的洪水调查资料,历史实测最大洪峰流量197 m3/s,出现在1996年8月19日;洪水调查最大洪峰流量为169 m3/s,出现时间在2009年9月16日。设计洪水计算采用巴滩(二)水文站作为参证站,用P-III型曲线进行频率分析,统计参数及设计成果 [5] ,见表4,频率曲线见图3

Table 4. Design flood results of reference hydrological station

表4. 参证水文站设计洪水成果表

Figure 3. Frequency curve of the maximum flood peak discharge in Batan (ii) hydrological station

图3. 巴滩(二)水文站历年最大洪峰流量频率曲线图

考虑到本次洪调断面集水面积为3660 km2与巴滩(二)水文站为上下游关系,集水面积相差不超过3%,且区间无大支流汇入、来水量较小,故洪水调查河段直接采用参证水文站的设计洪水成果。

5. 设计洪水结果选取

本次设计洪水计算成果与2018年最新水文手册计算成果一致,经与《黄南州同德县巴曲河道治理工程(东山水文桥至火角村段)实施方案》、《黄南州同德县巴曲河道治理工程(火角村至尕哇麻村段)初步设计报告》中的设计洪水计算成果进行比较,成果较为接近。故采用本次设计洪水计算成果较为合理。成果见表5

Table 5. Summary of design flood results of Baqu

表5. 巴曲已有设计洪水成果汇总表

6. 结论

同德县巴曲100年、50年、30年、20年、10年一遇设计洪峰流量分别214 m3/s、、183 m3/s、160 m3/s、142 m3/s、111 m3/s;2018年最大洪水按照采用恒定非均匀流公式计算洪峰流量为176 m3/s,洪水发生时间为2018年7月22日,洪水重现期果为接近五十年一遇洪水。

参考文献

文章引用:
唐洪波, 何灼伦. 巴曲2018年最大洪水调查与重现期分析[J]. 水资源研究, 2019, 8(2): 185-190. https://doi.org/10.12677/JWRR.2019.82022

参考文献

[1] 朱晓原, 张留柱, 林来照, 等. 水工建筑物与堰槽测流规范; SL 537-2011 [S]. 北京: 中国水电出版社, 2011. ZHU Xiaoyuan, ZHANG Liuzhu, LIN Laizhao, et al. Specifications for flow measurement of hydraulic structures and weir slots; SL 537-2011. Beijing: China Hydropower Press, 2011. (in Chinese)
[2] 水利电力部水利司. 水文测验手册[M]. 北京: 水利电力出版社, 1985. Department of Water Resources, Ministry of Water Resources and Electric Power. Hydrological testing manual. Beijing: Water Conservancy and Electric Power Press, 1985. (in Chinese)
[3] 青海黄河水利水电设计咨询有限公司. 黄南州同德县巴曲河道治理工程(东山水文桥至火角村段)实施方案[R]. 2017: 35-41. Qinghai Yellow River Water Conservancy and Hydropower Design consulting Co., LTD. Baqu river regulation project in Tongde county, Huangnan state (Dongshan hydrological bridge to Huojiao village) implementation plan. 2017: 35-41. (in Chinese)
[4] 青海黄河水利水电设计咨询有限公司. 黄南州同德县巴曲河道治理工程(火角村至尕哇麻村段)初步设计报告[R]. 2018: 45-51. Qinghai Yellow River water conservancy and hydropower design consulting Co., LTD. Preliminary design report of Baqu river regulation project in Tongde county, Huangnan prefecture (from Huojiao village to Gaawama village). 2018: 45-51. (in Chinese)
[5] 李其江. 青海省水文手册[M]. 西宁: 青海人民出版社, 2018: 22-30. LI Qijiang. Hydrological manual of Qinghai province. Xining: Qinghai People’s Publishing House, 2018: 22-30. (in Chinese)