安昌河综合治理工程设计洪水计算论文_刘伟

摘要：安昌河是涪江右岸的一级支流，于绵阳市区汇入涪江。水资源丰富，受新构造运动强烈影响，地壳差异明显，区域地壳稳定性较差。为了保证安昌河泄洪通道畅通，百姓人身安全和财产安全不受损失，必须掌握洪水的特性。本文以水文比拟法、瞬时单位线法计算工程河段设计洪水。推算结果表明，与历史洪水记录值基本一致，计算成果合理，为安昌河治理工程优化设计、洪水记录值等提供有效的实物资料和科学依据。

关键词：河道治理；安昌河；防洪工程；洪水计算；水文比拟法、综合瞬时单位线法

前言

绵阳市安昌河综合整治项目是绵阳市科技城集中发展区防洪保安的防洪工程，是人与自然生态和谐共处的生态工程，是市民亲水近水、提高市民生活环境质量、造福于民的民生工程。工程建设立足防洪保安、加强环境整治、提升景观形象。工程河段以上集水面积为732km2，

安昌河发源于北川县境内天麻山南麓，由西北向东南流，在安州区安昌镇与左支苏宝河汇合后，始称安昌河。地势流域由西北向东南倾斜，合流后继续流向东南，经安州区黄土、花荄(安州区新县城址)、绵阳永兴、绕绵阳城南，于南塔嘴汇入涪江，全流域面积943k㎡[1]。

一、安昌河概况

安昌河发源于北川县境内天麻山南麓，由西北向东南流，在安州区安昌镇与左支苏宝河汇合后，始称安昌河。地势流域由西北向东南倾斜，合流后继续流向东南，经安州区黄土、花荄(安州区新县城址)、绵阳永兴、绕绵阳城南，于南塔嘴汇入涪江，全流域面积943k㎡[1]。

二、洪水计算

（二）水文比拟法

1、参证站资料选取

安昌河流域内工程上游有安州区水文站及永昌水文站，支流茶坪河上建有晓坝水文站，在北川县安昌镇附近建有安昌水位站。

晓坝水文站位于安昌河支流茶坪河中段安州区晓坝乡，由四川省水文总站于1956年设立，1994年12月改为水位站，晓坝站以上主河长31.3km，流域集水面积239km2，为本工程设计断面以上集水面积（732km2）的26.9%。该站有1957年至1994年的流量资料，1957年至今的水位、降雨资料，均整理刊印。该站属国家基本站，测站控制良好，断面稳定，水位流量观测资料完整，精度较高，代表性好。

安州区水文站及永昌水文站分别位于安州区县城和永昌镇，两处测站控制良好，断面稳定，水位流量观测资料完整，精度较高，但资料年限过短。

2、参证站设计洪水计算

晓坝水文站设计洪峰流量，以38年实测完整洪水实物资料，并加入历史洪水，用数学期望公式计算经验频率。晓坝水文站设计洪水计算成果表详见表1。

表1 晓坝水文站设计洪峰流量计算成果表

3、工程段设计洪水计算

根据晓坝水文站年最大流量频率分析成果，晓坝水文站与本工程自然条件相似，洪水成因相同，按流域面积比的n次方移用。

式中：Q2—晓坝水文站设计流量（m3/s）；

Q1—工程河段设计流量（m3/s）；

F1—工程河段集雨面积（km2）；

F2—晓坝水文站集雨面积（km2）；

n—校正指数，取2/3。

计算成果见下表。

表2 工程河段设计洪水成果表

（二）综合瞬时单位线法

纳什假定瞬时单位线为降雨时段趋于无限小时，流域内单位降水，通过多个线性水库调节后的出流过程，其形状为Γ函数铃形偏态曲线：

式中：Γ—伽马函数，n为整数时，Tn=（n-1）；

n—相当于水库个数或调节次数；

K—相当于汇流时间的参数。

据推算瞬时单位线的一阶原点矩m1等于n与K的乘积，且等于流量过程的一阶原点矩和净雨过程的一阶原点矩的差，即：

根据《手册》分析得随净雨强度大小而变，且有：，手册分析了各分区净雨强度Ri=10mm/h的汇流参数m1、i0及参数n、b与流域参数F、L、Y的经验关系式和暴雨参数，损失参数的等值线图或分区值。本次以上参数即根据《手册》查算。

安昌河流域属于汇流参数分区2区，按平均情况的经验公式计算并修正如下：=8.10，n=3.29，b=0.24。

根据《手册》附表2-4查的工程区24小时设计雨型逐时（=1h）分配比值表如下：

表3 工程区24小时设计雨型逐时（=1h）分配比值表

参考相应分区表值，并根据流域特征，取暴雨损失量If=35mm，稳定入渗率Fc=0.8mm/h。

瞬时单位线的积分曲线s（t）直接按瞬时单位线公式数值积分求解：

时段单位线由两条瞬时单位线的积分曲线错开单位时段相减求得，本次取计算时段=1h。

根据各个时段净雨量，求得相应流量过程，经线性迭加得设计地面流量过程，再加上地下径流过程得设计洪水流量过程，成果如下表。

表4 工程段设计洪峰流量表（综合瞬时单位线法）

（三）成果合理性分析

安昌河设计洪水采用了2种方法进行分析计算，根据计算结果和各方法适用性进行分析对比：

1）水文比拟法，晓坝站控制流域处于鹿头山暴雨区，安昌河下游处于丘陵平坝区，水文比拟法未能反映参证站与设计河段以上流域在地形地貌及气候特征上的显著差异，且晓坝站集雨面积239 km2，工程河段控制集雨面积732 km2，两者相差超过水文比拟法适用的20%，计算成果稍大。

2）综合瞬时单位线法，根据工程区暴雨情况推算流量，能反映暴雨和洪水的相关关系，由汇流理论推求设计洪水，可综合反映地形特征，暴雨时空分布对洪水的影响，理论严密，能较好的反映的实际汇流情况。

结合工程河段已批复的设计洪水成果，本次工程设计洪水成果采用综合瞬时单位线法计算成果。

三、基本防汛抗洪应急措施

无论何时，防汛抗洪工作始终遵循“安全第一、常备不懈、以防为主、全力抢险”的原则，采取工程措施和非工程措施相结合的方法，积极制定并实施防汛抗洪应急预案[7]。防汛抗控当发生洪水灾情时，各级救援队伍及相关救援力量迅速到位，采取应急预案的措施，全力抗洪救灾，最大限度保证群众的人身安全和财产安全，如果两者互相冲突，人身安全肯定必须放在第一位。在洪水灾情发生后，要及时做好后续的组织管理措施，24h专人值班巡逻，发现问题及时上报项目部，保证汛期所有人员的安全[8]。另外要注意的是非专业人员不得在河堤以下的位置活动，以免再次发生洪水，造成二次伤害。

在抗洪救灾过程中，应急程序的流程大致是巡逻人员实时检测河堤的情况，若有险情及时上报，上级部门接到险报立即安排抢险小组按照职责展开抢险救援工作。另外，资源调度、医疗救护程序、应急人员的安全防护等程序都要严格把关，物资部负责资源调配，综合办公室负责人马上同医疗救护部门取得联系，安排医疗准备工作，应急人员穿好救生衣到现场抢险，避免造成事故，总之要把群众和抗洪人员的伤亡率降到最低。与此同时，水文站要积极配合防汛抗洪部门，提供有效的实物数据资料，为抗洪救灾提供科学依据，降低人员伤亡和资源损失。结束抗洪救灾工作后，注意将污染物收集、清理与处理，将因防洪而挖的应急通道进行重建，回归正常生活。

结语

总而言之，所有的实物资料计算考证都是为了做好防洪工作。因此，要时刻做好一切防洪准备，切勿出现“先发生，后预防”的现象，防洪队伍与当地水文和气象部门建立联系，随时了解水位、水量及天气变化。对所有防汛人员进行防汛应急救援知识培训，加强防汛技能，提高防洪思想意识。

参考文献

[1]张青艳,陈梁勋.诱发典型小流域洪水的雨量阈值研究——以安昌河流域为例[J].西南科技大学学报,2018,33(02):49-53.

[2]马丽,何前宏.安昌河绵阳段水体中TOC、COD_(Cr)、BOD_5、DO的相关关系研究[J].绵阳师范学院学报,2015,34(11):39-44.

论文作者:刘伟

论文发表刊物:《基层建设》2020年第2期

论文发表时间:2020/5/7