鐵路通道大橋洪水分析范文

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《水科學與工程技術雜志》2015年第三期

1計算斷面洪水分析

利用大成水文站和陳家灣水庫入庫水文站1957～1980年共24年實測洪水資料［3］，得出兩站洪峰流量相遇的概率P為0.25，即24年中有6年兩站的洪峰流量發生在同一天。根據陳家灣水庫和吳城水庫洪水調節成果［2］，當P=1%時，陳家灣水庫可以削減洪峰流量的比例b為0.5，吳城水庫可以削減洪峰流量的比例b為0.3。結合這兩個水庫所有的系列長度占后大成水文站系列長度的比例（陳家灣水庫為a=46/49=0.94，吳城水庫為a=33/49=0.67），由于陳家灣水庫和吳城水庫均無入、出庫洪水資料，無法用常規方法對后大成洪水進行還原。現采用陳家灣水庫建成后的1958～2005年后大成實測系列進行洪水分析，作為陳家灣、吳城水庫調節后的吳城、陳家灣～后大成的區間洪水（以下簡稱“區間洪水”），然后考慮橫泉水庫的影響，采用橫泉水庫下泄洪水與區間洪水相組合的方法計算。考慮到區間面積2773km2是橫泉水庫控制流域面積800km2的3倍多，洪水的地區組合采用區間同頻率、橫泉水庫上游相應的組合方式［4］。結合計算方兩個問題進行分析討論：①1958～1972年吳城水庫尚未建設，這15年后大成實測洪水作為區間洪水可能偏大，但考慮吳城水庫控制流域面積僅占后大成以上的5.4%，且吳城水庫稀遇洪水的調節能力有限，對該系列應不會產生太大影響，且系偏檢安全；②假設陳家灣與吳城水庫的調洪能力不變，因兩水庫只依靠溢洪道泄洪，溢洪道以上調洪庫容變化較小，影響不會太大。綜上分析，上述兩因素起相消作用，本次采用的方法是可行并能保證一定精度的，使在缺乏水庫入、出庫資料的條件下，設計斷面洪水分析得以進行。

2設計洪水計算過程

2.1后大成斷面以上全流域洪水計算

2.1.1歷史洪水調查根據《山西省洪水調查成果表》（全國雨洪辦1983年10月）整編刊印成果，三川河后大成站有2次調查洪水成果，洪峰流量分別為1875年的5590m3/s和1942年的4250m3/s［5］。通過對后大成站1958～2005年實測洪水系列中洪峰洪量的年值和均值、各等級流量洪量出現頻次分析，把1959年2910m3/s實測洪峰流量不作為特大值處理。參考《山西省暴雨洪水規律研究》及有關縣志和調查資料，確定1875年洪水的重現期為135年，1942年洪水為135年以來的第二大洪水。

2.1.2頻率分析計算后大成斷面全流域洪水直接采用后大成水文站設計洪水。根據后大成水文站1958～2005年實測50年實測洪水資料系列，并加入歷史洪水，以矩法加適線法確定統計參數，按P-Ⅲ型曲線適線，計算統計參數稍作調整。據分析，洪峰流量～洪量相關關系較好（相關系數為0.9），故歷史洪量由洪峰流量～洪量關系曲線插值而得，且把1d洪量系列中1959年洪量1.19萬m3和3d洪量系列中1959年洪量1.52萬m3作為特大值處理，求得后大成水文站設計洪水成果如表1。

2.2后大成設計洪水過程線根據典型洪水過程線的選擇原則，選擇后大成水文站峰高、量大、主峰偏后并且對工程不利的典型年。在實測資料中，符合以上條件的洪水過程線分別有1959、1966年典型洪水過程線，1959年洪水洪量居實測系列首位，峰居第二位，作為P=1%洪水典型過程，1966年洪水峰居首位，量居第二，作為P=5%洪水典型過程。將典型洪水過程線同頻率放大并修正后的后大成設計洪水過程線如圖1。

2.3區間設計洪水計算區間設計洪水采用面積比指數折算全流域設計洪水。根據經驗，洪峰流量面積比指數取為0.5，洪量面積比指數取為0.75。結果如表2。采用后大成水文站的典型洪水過程線依同頻率法放大并修正后的區間百年一遇設計洪水過程線，如圖1。

2.4橫泉水庫洪水調節計算

2.4.1橫泉水庫水位～庫容、水位～泄量關系曲線橫泉水庫的水位～面積～庫容曲線和水位～泄量關系曲線采用《橫泉水庫工程初設報告》（以下簡稱“橫泉初設”）中的數據。橫泉水庫泄洪洞方案的主要泄洪設施有泄洪洞和供水發電洞，泄洪洞洞徑8m，進口底高程1107.0m，供水發電洞洞徑3.4m；溢洪道方案的泄洪設施主要有溢洪道和供水發電洞，溢洪道采用開敞式WES實用堰，閘孔為3孔，單孔寬度7m，堰頂高程為1129m，供水發電洞進口底高程1107.0m。

2.4.2橫泉水庫洪水調節原則根據“橫泉初設”，橫泉水庫的防洪調度按三級運行，入庫洪水不超過20年一遇且水庫水位已達到防洪限制水位時，為保護下游村鎮和灘地，水庫下泄流量不超過50m3/s，由泄洪洞（供水發電洞）下泄；當入庫洪水超過20年一遇且洪水位超過防洪高水位時，泄洪洞（溢洪道）部分開啟，下泄流量不超過450m3/s；當入庫洪水超過50年一遇且洪水位超過50年防洪高水位時，泄洪洞（溢洪道）閘門全部開啟；當入庫洪水超過100年一遇且洪水位超過100年設計洪水位時，泄洪洞（溢洪道）和供水發電洞閘門全部開啟泄洪；以上任何一種情況下，最大下泄流量不得超過入庫洪峰流量。

2.4.3防洪限制水位“橫泉初設”中經綜合分析，經綜合分析比較，防洪限制水位定的太高，對防洪、水庫淤積和淹沒不利，定的太低對供水不利，本著綜合利用、統籌兼顧的原則，防洪限制水位宜采用1131.5m。根據橫泉水庫的防洪限制水位和擬定的水庫調洪原則，計算得橫泉水庫頻率P為1%、2%，5%的下泄過程。

2.4.4后大成斷面設計洪水區間洪水過程與橫泉水庫下泄過程疊加即為本次計算后大成斷面設計洪水，計算得后大成斷面頻率P為1%時的設計洪峰流量4583m3/s，P為2%設計洪峰流量3824m3/s，P為5%設計洪峰流量2841m3/s。

3結語

青龍河特大橋橋址上游有3個水庫，若要考慮3個水庫與區間洪水的地區組合，計算過程將會非常龐雜，本文通過數據分析3個水庫暴雨洪水與下游斷面洪水特性和關系，認為陳家灣水庫和吳城水庫對下游后大成斷面的洪水影響因素起相消作用，洪水的地區組合可以不考慮這兩個水庫的影響，為在缺乏水庫入、出庫資料的條件下，設計斷面洪水分析計算提供了一種新的途徑。

作者：崔瑞紅 單位：山西省水利水電勘測設計研究院