河道治理防洪工程設(shè)計(jì)與計(jì)算

1、河道治理防洪工程設(shè)計(jì)與計(jì)算 溫宿縣臺(tái)蘭河右岸級(jí)階地及河床漫灘所處大地構(gòu)造單元屬于阿瓦提斷陷（52-1）內(nèi)，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)地震驚峰值加速0.20g，對(duì)應(yīng)地震烈度為8度，區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性較差，為了實(shí)行合理的防洪堤加固措施以增強(qiáng)河道防洪能力，確保行洪平安，務(wù)必精確把握流域暴雨洪水特性，文章以臺(tái)蘭河水文站為參證站，結(jié)合其55a逐月降水資料和歷史洪水資料，舉行河道洪水的水文比擬推算，計(jì)算結(jié)果表明，設(shè)計(jì)洪水計(jì)算值與歷史洪水?dāng)?shù)值相符，計(jì)算過(guò)程與結(jié)果科學(xué)合理。 1資料選取 1.1流域概況 臺(tái)蘭河為自立水系，屬阿克蘇河流域一大河流，河道全長(zhǎng)90km，發(fā)源于西南天山托木爾峰南麓，流域內(nèi)最高峰為海拔7443.80m的托木爾

2、峰，山區(qū)海拔40007435m，分布著規(guī)模巨大的現(xiàn)代冰川和終年積雪，流域內(nèi)共發(fā)育現(xiàn)代冰川115條，冰川總面積431km2，平均雪線(xiàn)海拔4290m，流域樣子呈羽狀。流域總面積為5824km2，其中山區(qū)為1324km2，平原區(qū)為4500km2。上游由大臺(tái)蘭河、小臺(tái)蘭河在距山口前8km處匯集后稱(chēng)臺(tái)蘭河，出山口后，由西向東匯入支流塔克拉克河，終于匯入山前洪積扇地帶，流向自北向南，為一典型內(nèi)陸河。河流水系為樹(shù)枝狀，河流補(bǔ)給形式主要以高山冰雪融水補(bǔ)給為主，降水、泉水補(bǔ)給次之。出山口處設(shè)立有臺(tái)蘭河水文站，水文站以上集水面積1324km2，基本控制了臺(tái)蘭河徑流來(lái)水量。該站多年平均年徑流量為7.50億m3。 1

3、.2參證站概況 臺(tái)蘭河水文測(cè)站為國(guó)家基本水文站，位于溫宿縣佳木鄉(xiāng)臺(tái)蘭河新龍口上游，距出山口約4km，地理坐標(biāo)為東經(jīng)80°29，北緯41°33。于1956年10月16日設(shè)站，從1956年11月開(kāi)頭觀(guān)測(cè)至今，資料系列長(zhǎng)度55a，為繼續(xù)系列。臺(tái)蘭河水文測(cè)站基本控制了由大臺(tái)蘭河、小臺(tái)蘭河、塔克拉克河三條支流匯集后的來(lái)水量。臺(tái)蘭站以上河流長(zhǎng)度12km，集水面積1324km2。臺(tái)蘭河水文測(cè)站的觀(guān)測(cè)項(xiàng)目有流量、水位、泥沙、冰情、水質(zhì)、氣溫、降水、蒸發(fā)。該參證站測(cè)驗(yàn)河段河床多礫石、頑石組成，沖於變化甚大，在枯水和洪水期河道較順直，水流集中，在中水時(shí)水流分為23股，河道不順直。河寬在枯水時(shí)約

4、25m，洪水期漫灘可達(dá)300m。 臺(tái)蘭河水文測(cè)站為國(guó)家氣象基本觀(guān)測(cè)站，與治理河段氣候條件徹低相同，且觀(guān)測(cè)資料系列長(zhǎng)，精度高，設(shè)計(jì)采用臺(tái)蘭河水文測(cè)站為參證站，收集1956-2022年（水文年）共55a的逐月降水資料，不同長(zhǎng)度系列資料統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果如下表所示。臺(tái)蘭河多年平均年徑流量為7.50億m3多年平均徑流模數(shù)為17.64dm3/skm2，多年平均徑流深為556.70mm，變差系數(shù)Cv=0.18，離均系數(shù)Cs=0.24。徑流年際變化較小，徑流比較穩(wěn)定。最大年水量與最小年水量的比值為1.57。年內(nèi)分配極不勻稱(chēng)，汛期（6-8月）水量占全年水量的67.40%，繼續(xù)最大四個(gè)月水量占全年水量的77.35%。

5、秋季（9-11月）水量占全年水量的16.31%，冬季（12-2月）水量占全年水量的5.04%，春季（3-5月）水量占全年水量的11.31%。 2設(shè)計(jì)暴雨 2.1暴雨洪水特性 臺(tái)蘭河發(fā)源于海拔4000m左右的西南天山托木爾峰南麓，洪水類(lèi)型除高、中山帶的冰川和時(shí)節(jié)性積雪消融形成的融雪型洪水外，主要為中、低山帶暴雨產(chǎn)生的暴雨洪水，暴雨型洪水常發(fā)生于7-8月。暴雨洪水具有較強(qiáng)的突發(fā)性，洪水過(guò)程呈自立的峰形，陡漲陡落，峰高量小，歷時(shí)較短、破壞力大且無(wú)顯然日變化的特點(diǎn)。臺(tái)蘭河暴雨洪水歷時(shí)最長(zhǎng)者約12h，最短者約1h，多數(shù)在3-5h左右，洪水過(guò)程近似尖瘦的等腰三角形，各場(chǎng)次洪水洪量差異懸殊。 2.2設(shè)計(jì)暴雨

6、 統(tǒng)計(jì)臺(tái)蘭河水文站1956-2022年最大一日降水并舉行P曲線(xiàn)適線(xiàn)，可求得一日暴雨最大值的均值為1019mm，Cv=0.36，Cs=3.5Cv，根據(jù)一日暴雨最大值推求24h暴雨統(tǒng)計(jì)參數(shù)：流域24h最大降水量H24=113mm，且流域24h年最大設(shè)計(jì)暴雨均值為110mm，Cv=0.50。按照臺(tái)蘭河水文站暴雨統(tǒng)計(jì)設(shè)計(jì)參數(shù)，設(shè)流域24h年最大設(shè)計(jì)暴雨均值為H24=110mm，并結(jié)合暴雨統(tǒng)計(jì)Cv等值線(xiàn)圖取Cv=0.50，Cs/Cv=3.50，所求不同頻率下設(shè)計(jì)暴雨成績(jī)?cè)斠?jiàn)表2。 3設(shè)計(jì)洪水計(jì)算 3.1水文比擬法 臺(tái)蘭河水文站設(shè)計(jì)洪峰流量準(zhǔn)時(shí)段洪量，以55a實(shí)測(cè)完整洪水資料舉行計(jì)算，不做展延，水文比擬法

7、繼續(xù)洪水系列按下列數(shù)學(xué)期待公式計(jì)算閱歷頻率：Pm=m/（n+1）（m=1，2，.n）（1）式中：m為洪水峰（量）值大小挨次排位；n為洪水峰（量）系列長(zhǎng)度。洪水系列統(tǒng)計(jì)參數(shù)采用矩法初步估算，采用P-型頻率曲線(xiàn)適線(xiàn)法選配決定。設(shè)計(jì)洪水計(jì)算成績(jī)見(jiàn)表3。水文比擬法設(shè)計(jì)洪水的分析計(jì)算，采用臺(tái)蘭河水文站55a實(shí)測(cè)資料，臺(tái)蘭河站設(shè)立于1956年，水文成績(jī)規(guī)范、牢靠、洪水系列長(zhǎng)達(dá)55a，具有全都性和代表性，直接使用臺(tái)蘭河站洪水系列做洪水分析計(jì)算的依據(jù)，符合設(shè)計(jì)洪水規(guī)范。Cv值隨系列長(zhǎng)度的增強(qiáng)呈遞減趨勢(shì)（圖1），表明隨著歷時(shí)的增長(zhǎng)，洪量的年際變富趨于變小，洪水經(jīng)受了大小交替變化，現(xiàn)有資料系列已具有較好的代表性，

8、洪量的頻率計(jì)算合理，符合邏輯。 3.2洪峰模數(shù)法 因?yàn)榕_(tái)蘭河水文站與設(shè)計(jì)流域氣候、產(chǎn)匯流條件相同，洪水的形成具有相像性，主要都是由融雪和夏季暴雨產(chǎn)生的洪水，臺(tái)蘭河站實(shí)測(cè)洪水系列長(zhǎng)達(dá)55a，借用臺(tái)蘭河水文站洪峰模數(shù)推算工程場(chǎng)址設(shè)計(jì)洪水成績(jī)見(jiàn)表4。臺(tái)蘭河老龍口至防洪林閘之間防洪工程場(chǎng)址位于設(shè)計(jì)站斷面上游約9km處，工程場(chǎng)址以下主要為前山丘陵地區(qū)，在產(chǎn)洪、匯流方面都較小。按照溫宿縣臺(tái)蘭河流域洪水坦化演化分析，平原區(qū)洪水每10km坦化約3%6%，從平安角度考慮按每10km坦化6%計(jì)算，從工程場(chǎng)址到水文站9.00km，按坦化5.50%計(jì)，推算工程場(chǎng)址設(shè)計(jì)洪峰流量。 3.3綜合分析與評(píng)述 將參證站臺(tái)蘭河水

9、文站實(shí)測(cè)洪峰流量樣本編制洪峰流量模比系數(shù)推求設(shè)計(jì)洪峰流量，這些氣候條件、地形條件相像的水文測(cè)站資料作地區(qū)綜合分析，分析出項(xiàng)目區(qū)產(chǎn)流條件下的統(tǒng)計(jì)參數(shù)，從而降低計(jì)算成績(jī)的抽樣誤差，也可消退個(gè)別站因受特大值的影響而帶來(lái)的偶爾誤差和分區(qū)內(nèi)各站水文特性的差別，將測(cè)站資料綜合在一起作地區(qū)綜合分析，可綜合出方法中參數(shù)的地區(qū)邏輯性，以解決項(xiàng)目區(qū)資料系列短缺，洪水資料不繼續(xù)的設(shè)計(jì)洪水。選用的水文氣象資料系列長(zhǎng)、歷史洪水調(diào)查成績(jī)牢靠，簡(jiǎn)便易行，適用于無(wú)資料流域的洪峰流量計(jì)算。綜合頻率曲線(xiàn)使用了一次調(diào)查洪水，該調(diào)查洪水洪峰流量值為1140m3/s，相當(dāng)于89a一遇洪水，為洪峰流量法設(shè)計(jì)洪水供應(yīng)了有力的實(shí)測(cè)資料和技術(shù)支撐，但是洪峰流量法所依據(jù)歷史洪水發(fā)生年月久遠(yuǎn)，歷史洪水考證期及洪峰流量調(diào)查計(jì)算存在不決定因素。 4結(jié)論 文章設(shè)計(jì)洪水計(jì)算過(guò)程中涉及到自立年最大抉擇，矩