蒙天易，张 侨

(贵州省水利水电勘测设计研究院，贵州 贵阳 550002)

1 流域概况

工程位于毕节市大方县黄泥塘镇境内，区域岩溶地貌较为发育。坝址所在河流为乌江源头六冲河左岸一级支流木白河，其发源于大方县六龙镇西面，河源高程2093 m，由北向南流，于大方县理化乡钟家桥处汇入六冲河，河口高程1010 m，河流主干长40.0 km。

2 暴雨洪水特性

设计流域属于我省黔西北少暴雨区，暴雨由赤水河向六冲河逐步增大。通过对流域内六龙雨量站的多年实测暴雨资料进行分析，暴雨多发生在6—9月，占全年比例为91.2%，其中又以6月最多，比例为35.3%。

木白河属于典型的山区雨源型河流，洪水均由暴雨形成，由于河道较陡，汇流相对集中，因而洪水具有洪峰陡峻、洪量集中、上涨历时短等特点[1]。

3 设计洪水

3.1 设计暴雨

统计设计流域内六龙雨量站、流域附近大方气象站、百纳雨量站的多年最大一日降水量资料，进行频率分析，成果见表1。

表1 水库流域附近测站暴雨参数表

查看最新“贵州省最大24小时暴雨等值线图”，结合参证站统计成果，确定流域设计暴雨参数为H24 h=90 mm，Cv=0.40，Cs=3.5Cv。代入以上参数，并以PⅢ型曲线进行适线统计，工程区各频率设计暴雨成果如表2所示。

表2 工程所在流域设计暴雨成果

3.2 历史洪水

为了验证最终设计洪水成果的合理性，了解真实洪水峰量情况，在水文地质调查过程中，对历史洪水的调查是必不可少的一项。本工程在敞口龙潭及主河道大寨河段进行了多次历史洪水调查，成果如表3。

表3 历史洪水调查成果

3.3 设计洪水

本工程坝址以上流域中，岩溶洼地区面积占54.7%，其排泄能力较差、对暴雨洪水具有较强调蓄能力，故计算设计洪水时应将此类“闭流区”与地表明流区分别推算，再将过程线叠加得到主河道断面的设计洪水。

3.3.1 明流区

“悲观又怎样，乐观又如何，难道乐观就能改变现实？我有时想，一个人要骗别人是很容易的，唯一骗不了的就是自己。我是个什么东西，心中比谁都明白。”

(1)流量法。本工程分别以六冲河上的七星关水文站及落脚河上的对江水文站作为参证站。

七星关水文站是长江流域乌江水系六冲河中上游控制站，控制集水面积为2999 km2。其具有1971—2018年实测洪水流量资料，并加入1931、1943年共两年的历史洪水成果，从而组成七星关水文站1931、1943、1971—2018年共50年的系列资料，进行频率分析计算，得到七星关站设计洪水成果；对江水文站位于六冲河左岸一级支流落脚河的上游河段，控制集水面积1944 km2，其具有1959—1973年、1988—2012年实测洪水流量资料，并加入1909年、1934年、1954年共三年的历史洪水成果，从而组成1909年、1934年、1954年、1959—1973年、1988—2012年共43年的系列资料，进行频率分析计算后，得到对江水文站设计洪水成果。两站设计洪水成果见表4。

表4 水文参证站设计洪水成果

将水文站洪峰流量均值通过集水面积比拟至水库坝址处，根据贵州省水文局研究成果、本流域暴雨洪水特性以及周边水利水电工程分析，均值比拟时将水文站洪水成果按面积比指数0.67比拟到200 km2流域面积，再按面积比指数0.75比拟至坝址流域，Cv值根据经验公式计算，如式(1)。

Cv=Cv参-0.2(lgF设-lgF参)

(1)

式中：Cv参为参证站的方差；F设为设计流域明流区面积，取96 km2；F参为参证站流域面积，七星关水文站2999 km2，对江水文站1944 km2。比拟成果如表5。

表5 水库坝址明流区设计洪水成果(流量法)

(2)暴雨洪水法。地表明流区设计洪水采用《贵州省暴雨洪水计算手册(修订本)》上相关式(2)进行计算[2]：

(2)

洪量计算如式(3)：

Wp=0.1×F×h24p

(3)

式中：Wp为设计一次洪水过程洪量, 万m3；h24p为设计洪水径流深,mm。

流域以丘山为主，少量岩溶，植被一般，汇流系数属Ⅱ2区(黔东北地区)，本次地表明流区取均值0.38，暴雨衰减系数n3=0.80，大暴雨面深之Δn3分区为Ⅴ区，洪峰径流系数C取均值(C=0.831～0.639(P=0.1%～20.0%))[3]。明流区设计洪水计算成果见表6。

表6 水库各坝址明流区设计洪水成果表

(3)采用成果。比较两种方法计算的三套成果，如表7所示。

表7 水库坝址明流区各方法设计洪水成果对比表

可见，水库坝址处明流区采用比拟七星关水文站计算的设计洪水成果，与雨洪法成果差别较大，主要原因是七星关水文站受上游伏流影响，洪峰流量较小。

采用比拟对江水文计算成果P=0.1%、P=0.2%计算成果与雨洪差异较小，相差在1%～4%。本次从安全的角度考虑，采用雨洪法成果。

设计洪水过程线采用“暴雨洪水手册”概化线推求，由于篇幅所限，在此不列出。

3.3.2 闭流区

六龙洼地区设计洪水采用《水利水电工程设计洪水计算手册》中对闭流区洪水的式(4)～式(5)计算[4]。

(4)

Wp闭=0.1C×φ×H24p×A

(5)

式中：Qp闭为闭流区洪峰流量，m3/s；C为洪峰径流系数，根据暴雨洪水计算手册确定；φ为暴雨点面折减系数，φ=a·Ab,当25

代入上述相关参数，计算得各频率下六龙洼地区洪峰流量，成果如表8所示。

表8 六龙洼地区各频率洪水计算成果

根据实际调查一次洪水涨消时间，并由以上计算的洪水成果，按概化三角形计算得出敞口龙潭洪水过程线。由于篇幅所限，在此也不列出。

3.3.3 坝址处

将明流区和闭流区设计洪水过程叠加，得到坝址处设计洪水。敞口龙潭出露处距坝址仅11 km，考虑到区域洪水的特殊性，为工程安全不考虑洪水传播时间。洪水计算成果见表9。

表9 坝址入库设计洪水成果

4 设计洪水成果的合理性分析

从暴雨统计参数看，本次设计暴雨以六龙、百纳雨量站以及大方气象站作为参证站，与贵州省短历时暴雨图集中相关等值线图是吻合的；从区域综合分析角度看，坝址明流区设计洪水P=0.1%～20.0%洪峰模数(面积比拟指数为0.67)为33.0～8.5 m3·s-1·km-2，坝址(含六龙洼地)设计洪水P=0.1%～20.0%洪峰模数为21.1～5.8 m3·s-1·km-2，符合该地区洪水岩溶洼地越发育洪峰模数约小的地区分布规律；从设计成果分析，坝址与大寨洪水调查点距离较近，集水面积相差较小，洪水量级变化不大，差异为3.59%～4.76%(P=2%～10%)，设计洪水与大寨处调查成果基本一致[5]。

5 结 论

贵州省涉及岩溶洼地等闭流区设计洪水的工程较多，而其中绝大多数缺乏实测流量资料。本文主要利用实测暴雨资料，结合水文调查情况分别推求明流区、闭流区洪水，最后叠加得到坝址设计洪水，为此类工程提供了一种计算方式。