蒲 刚，姚亚鸥，青国栋

(1.蓬溪县水利局，四川 蓬溪，629100；2.四川省武都引水工程蓬船灌区建设管理局，四川 蓬溪，629100)

1 基本情况

涪江流域属亚热带季风湿润性气候区，多年平均气温在14.7℃～18.2℃之间，具有气候温和、雨量丰沛的气候特点。多年平均降水量800mm～1400mm，但流域内降雨时空差异较大，年内分配不均，夏季6-8月降水多，降水量占全年降水总量的40%～60%，秋季9-11月降水量一般仅占全年降水总量的10%～20%；冬春两季12月至次年5月为流域枯季，气候干燥，时段降水总量少，仅占全年的10%～30%。全流域面积35982km2，主流全长697km，其中：省内流域面积3.16万km2，河长580km。总落差3730m，河口多年平均流量550m3/s，多年平均径流量为173.45亿m3。

涪江干流蓬溪段上自蓬溪县红江镇，下至荷叶乡，县境内河段全长约33.038km，河道平均坡降0.7‰，多年平均径流量为136.17亿m3。其中红江镇境内河长13.31km，经部营村、白坪村、康一村、顺江村，涉及人口2.74万人，耕地面积588.8hm2，固定资产2700余万元。场镇境内河道相对弯曲，连续“S”形弯道，河道游荡，两岸滩地相间。左岸自上而下形成红江镇、小坝子、王家中坝等3个宽缓的河坝，小坝子滩地最宽处达1200m，河段枯水期江面宽变化较大，最窄处在红江渡口，枯期江面宽约150m，最宽处位于郪江汇口下游，枯期江面宽约380m。由于两岸漫滩交替出现，洪期江面宽远大于枯期江面，最宽处可达3600m。

2 推求洪水

涪江流域四川省内共有18个水文(位)站，流域内水文站点较多，布局合理，基本控制了干支流的水文情势。其中主流上游有平武水文站、麦地湾水文站；中游有涪江桥水文站、左家岩水文站、三台水文站、射洪水文站；涪江下游在重庆市内有小河坝水文站等。

表1 涪江干流(四川省)水文测站情况

涪江干流红江镇段属于涪江干流中游，区域内无水文测站，也无具有水文观测资料的其他工程设施，涪江干流红江镇上游约30km处有射洪水文站，下游约150km处有小河坝水文站。故洪水频率计算采用射洪水文站和小河坝水文站按区间河长内插法进行推求。根据射洪水文站、小河坝水文站1952-2020年69年洪水资料，按独立取样法选取年最大洪峰流量系列与射洪河段历史洪水组成不连续系列，并将1981年洪水作特大值处理，进行频率统计计算。按数学期望公式分别计算历史洪水及实测系列的经验频率，矩法初估统计参数初值，采用P-Ⅲ型理论频率曲线适线，确定统计参数及各频率设计洪峰流量。

表2 射洪、小河坝站洪水流量成果

根据射洪、小河坝实测洪峰流量统计，大多数洪峰流量从射洪至遂宁逐渐减小，致使洪峰流量均值由射洪的9100m3/s减至小河坝的8520m3/s，减少了6.4%。这是由于水情和长距离河槽调蓄的作用。因而，该段洪水的计算也要充分考虑这一特点。

表3 涪江干流红江镇段洪水流量计算成果

3 绘制影响范围曲线

3.1 起推水位确定

依据涪江干流蓬溪县段2020年采砂年度实施方案报告中的地形测量数据，利用AutoCAD辅助设计软件建模生成河道纵横断面，该区域共绘制纵断面1处，横断面11个，横断面桩号分别为K0+000m、K1+100m、K1+600m、K2+200m、K3+200m、K5+380m、K8+000m、K10+600m、K11+200m、K11+740m、K13+307m，起推断面选择在最下游K13+307m处。本次采用两种方法确定起推水位，一是按照均匀流计算其水深；二是计算断面临界水深。

3.1.1 均匀流水深计算

采用曼宁公式计算水位～流量关系，计算公式为：

式中：Q——流量(m3/s)；

A——过水断面(m2)；

R——水力半径(m)；

J——水面比降；

n——河床糙率。

过水面积A和水力半径R根据实测河道横断面，逐级计算过水面积、水力半径，水面比降采用实测水面线比降。糙率n根据《水力计算手册》(2006年第二版)以及结合实际河床地貌，岸边光洁度、水深变化、断面形状、槽滩变化等因素组成，经综合分析确定n=0.035。

表4 控制断面水位～流量关系

图1 控制断面水位～流量关系曲线

3.1.2 临界水深计算

临界水深计算采用公式：aQ2/g=Ak3/Bk，流量系数a取1.0，用AutoCAD辅助软件得出相应高程对应的断面面积与水面宽，计算A3/B值，绘h～A3/B曲线，同时计算aQ2/g值，根据曲线图查出临界水深值。

图2 h～A3/B曲线

3.2 水面线绘制

天然河道因其断面几何尺寸、坡道、糙率系数一般沿程均会发生变化，水流一般为非均匀流态，水面线计算主要理论依据是伯努利能量守恒方程式，通过均匀流水深和临界水深的计算，均匀流水深h大于临界水深hk，水流判定为缓流，因此起推断面选择从下游往上游逐段计算河道水面线。即使初始计算断面水深有一定误差，推算若干段后，均可趋近正确，本次采用P=5%(Q=19300m3/s)洪水流量推算水面线。

伯努利能量守恒方程式：Z2+a2V22/2g=Z1+a1V12/2g+hf+hj

式中：Z2、Z1为计算段上、下游断面水位；V2、V1为计算段上、下游断面平均流速；a2、a1为计算段上、下游断面的动能修正系数；hf为沿程水头损失；hj为局部水头损失。

动能参数a=1+6.25gn2/R1/3，重力加速度g=9.8，糙率n，水力半径R=断面面积A/湿周X。

沿程水头损失hf=Q2L/K2，流量Q=19300m3/s，计算段上、下游断面间距L，流量模数1/K2=0.5(1/K12+1/K22)。

局部水头损失hj=§(V12-V22)/2g，局部阻力系数§查表取值。

表5 P=5%正常水深水面线推算

表6 P=5%临界水深水面线推算

图3 P=5%(Q=19300m3/s)水面线

3.3 洪水淹没风险图

从水面线计算结果可以看出，在K10+600以后，起推水位对上游断面水位影响已消除，利用四川省测绘局2008年发布的万分之一矢量化地图建立三维模型，并根据地面高程绘制淹没风险曲线，本次仅以绘制涪江干流红江镇段K0+000～K2+200段风险曲线为例，如图4红色线条表示P=5%(Q=19300m3/s)该区域可能遭受洪水淹没的范围和程度。

图4 洪水淹没风险图(P=5%)

4 结语

洪水灾害是重大自然灾害，随着经济社会的发展，洪水风险区域的人口、资产密度不断增加，损失也越来越大，通过对涪江干流蓬溪县红江镇段洪水计算，研究该区域可能遭受洪水淹没的范围和程度，为完善区域洪水应急救援预案、防洪减灾及水利工程规划、建设等方面具有积极的参考作用。