陈恒吉，黄开文，田 海

(毕节市勘测设计研究院，贵州 毕节 551700)

1 基本情况

龙官桥水库坝址以上集雨面积31 km2，其中，明流区集雨面积12.2 km2，伏流区集雨面积18.8 km2，明流区主河道长8.8 km，河道平均坡降23.2‰。设计流域属山区雨源型河流，洪水均由暴雨形成。流域内岩溶发育，分布有岩溶洼地、落水洞、伏流等，由于伏流区的滞洪作用，导致流域洪峰流量模数比周边流域偏小，洪水历时比邻近地区长，洪量主要集中在24 h内。

水库坝址下游12.38 km处设有徐花屯水文站，控制流域面积104.8 km2。其中，流域有两块伏流区，1#伏流区位于龙官桥水库坝址上游流域右侧，集雨面积18.8 km2，伏流区地表水系发育，河流在白龙地进入落水洞后，于后箐的何家院子上游0.8 km处出露，出露点距下游龙官桥水库坝址2.6 km，距徐花屯水文站10.8 km。伏流暗河长0.7 km，受伏流暗河滞洪影响，发生洪水时落水洞前基本上都会形成天然海子。2#伏流区位于流域左侧，于龙官桥水库坝址和徐花屯水文站之间渔洞塘出露，上距龙官桥水库坝址1.5 km，下距徐花屯水文站7.3 km，集雨面积52.6 km2。2#伏流区地表水系不发育，但是地下暗河发育。

2 设计洪水计算

2.1 历史洪水

(1)水库坝址河段历史洪水调查。1963年4月，毕节专署水利局(现毕节市水务局)对倒天河的历史洪水进行调查，调查到1876年(清光绪二年)和1954年发生过的洪水，根据洪痕推算的洪水流量分别为349 m3/s和248 m3/s，分别相当于136年一遇和45年一遇的洪水。将调查的洪水比拟到徐花屯水文站得到流量分别为278 m3/s和198 m3/s。1963年以后从徐花屯水文站的实测洪峰流量看，2006年发生的洪水最大，实测流量为217 m3/s，结合调查到的历史洪水分析，确定其重现期为68年一遇。

对龙官桥水库坝址河段进行洪水调查，当地居民对2006年发生的洪水记忆较深，这次洪水把小旱庄河道两边的耕地全部淹没，根据当地居民指认的洪痕，计算出该次洪峰流量为93.5 m3/s。徐花屯水文站2006年实测的洪水重现期为68年，坝址调查的2006年历史洪水重现期仍然定为68年。

(2)伏流出口处历史洪水调查。经调查，发生较大洪水的年份有1975年、2006年。根据调查到的洪痕，整理出伏流出口处历史洪水调查成果见表1。

表1 伏流出口处洪水调查成果

本次洪水调查伏流出口未调查到1975年以前的洪水，确定洪水调查起始期为1975年，1975年洪水为本次调查到的最大洪水，从1976—2016年已有40年，因此，1975年的洪水重现期至少为40年，而2006年洪水为次大洪水。根据调查分析结果，确定1975年洪水重现期为40年，2006年洪水重现期为20年。

2.2 徐花屯水站设计洪水

徐花屯水文站有32年实测最大洪峰流量和两年历史洪水调查值(1876年、1954年)，实测系列中2006年洪峰作为特大值处理，以P-Ⅲ线型理论曲线适线，求得水文站的设计洪峰统计参数及设计洪峰成果。根据实测的洪峰和最大一日洪量建立相关关系：相关关系为y=13.104x0.738，相关系数R2=0.8473，相关图见图1，这样就可以插补1867年、1954年的最大一日洪水总量分别为834万m3、649万m3，再进行频率适线，得到最大一日洪水总量统计参数及设计频率下的最大一日洪水总量(其中1876年、1954年、2006年洪量作特大值处理)，洪水计算见表2。

图1 徐花屯水文站洪峰洪量相关

表2 徐花屯水文站设计洪水计算成果

2.3 伏流区设计洪水分析计算

徐花屯水文站以上有两块伏流区，走访当地居民，了解到1#伏流区出露点流量基本稳定，暴雨过后出水仍较小，随着流域内暴雨强度的不同，稳定出流历时一般在5～30 h。当地居民对2006年6月29日和2007年7月28日发生的洪水记忆较深，出水洞过水断面小，2006年6月29日这次洪水在落水洞处形成天然海子，历时5 d消退完，2007年7月28日发生的洪水历时3 d消退，根据白龙地雨量站实测资料，6月29日暴雨量达到220.8 mm，7月28日暴雨量达到125.5 mm。2#伏流区受流域内地形地貌的影响，2006年6月29日这次洪水历时超过两周，根据徐花屯水文站实测洪水过程，总历时为14 d，本次计算按14 d，2007年7月28日这次洪水历时10 d。

采用伏流区洪峰流量计算公式计算，如式(1)[1]：

Qp=0.0231×(CΦ×H24p×A闭)/T

(1)

式中：Qp为地下洪水洪峰流量，m3/s；CΦ为洪峰径流系数，根据暴雨洪水手册相关值确定；H24p为设计最大24 h降雨量，mm；A闭为伏流区集雨面积，km2；T为一次洪水历时，d。

计算出1#伏流区两次洪峰流量分别为12 m3/s和11.8 m3/s，两次计算的洪峰流量相差较小，出流能力较为稳定；2#伏流区两次洪峰流量分别为19.2 m3/s和15.2 m3/s，两次计算结果相差较大，出流能力变化较大。一般情况伏流区出流小频率洪水时的洪峰流量比大频率洪水略大，基于此原则拟定不同频率的洪峰流量，成果见表3。

表3 伏流区洪峰流量成果表 m3·s-1

2.4 水库坝址洪水计算

(1)雨洪法计算坝址明流区设计洪水。水库坝址以上集雨面积31.0 km2，其中：明流区集雨面积12.2 km2，1#伏流区18.8 km2(2#伏流区不在坝址以上的集雨面积内)。由于伏流区有明显的阻洪作用，采用雨洪法计算坝址明流区洪峰流量，再与伏流区洪峰叠加，即得到全流域设计洪水。

明流区集雨面积12.2 km2，流域几何特征值为16.5，依据《贵州暴雨洪水计算综述》相关公式计算，如式(2)[2]：

(2)

式中：Qp为洪峰流量，m3/s；γ1为汇流系数，取0.35；f为流域形状系数；J为坡降；F为设计流域汇水面积，10 km2

洪水计算中产汇流参数在《贵州暴雨洪水计算综述》中查得。

明流区洪水总量计算，如式(3)[2]：

W总=0.1×F×(H24p-Hs-ΔHs)

(3)

式中：W总为明流区洪水总量，万m3；F为水库坝址以上流域面积，km2；Hs为稳定雨损，mm；ΔHs为附加雨损，mm。

经计算，水库坝址洪峰流量成果见表4。

表4 水库坝址设计洪峰流量成果(雨洪法)

(2)水文比拟法计算坝址设计洪水。龙官桥水库坝址以上集雨面积31.0 km2，其中伏流区集雨面积18.8 km2，占坝址以上集雨面积的60.6%；徐花屯水文站控制流域集雨面积104.8 km2，其中伏流区集雨面积71.4 km2，占水文站集雨面积的68.1%。采用集雨面积比拟，洪峰流量、一日洪量面积影响指数取0.8、0.9，由于伏流区所占的比重较大，并且各断面伏流区所占的比重不同。坝址伏流区所占全流域比重小于徐花屯水文站，计算得到的结果偏小，需要根据伏流区面积影响进行修正。

洪峰流量修正系数计算，如式(4)

k峰=((1-k坝伏)/(1-k水伏))0.8

(4)

洪水总量修正系数计算，如式(5)：

k量=((1-k坝伏)/(1-k水伏))0.9

(5)

式中：k峰为洪峰流量修正系数；k坝伏为坝址伏流区占坝址集雨面积的比重；k水伏为水文站伏流区占水文站控制集雨面积的比重。

指数是依据水文比拟法的指数来确定，徐花屯水文站实测洪峰系列统计得到的均值42.1 m3/s，Cv值为1.08，一日洪量均值206万m3，Cv值为0.66。

考虑到坝址集雨面积小于徐花屯水文站集雨面积，坝址洪峰、洪量的变差系数Cv应比徐花屯水文站的洪峰、洪量Cv偏大，经综合取值，坝址洪峰、洪量变差系数Cv分别为1.09、0.67。坝址不同频率设计洪水成果见表5。

表5 坝址洪峰流量成果表(水文比拟法)

(3)水库坝址洪水成果分析。 坝址设计洪水分别采用雨洪法和水文比拟法计算，见表6。在校核洪峰流量P=0.1%情况下，水文比拟法成果比雨洪法成果大22.6%；在设计洪峰流量P=0.2%情况下水文比拟法成果比雨洪法成果大18.8%；在P=1%情况下两种计算成果基本一致。雨洪法成果为自成系统，水文比拟法采用了伏流区修正，两种计算方法是可行的，成果是合理的。调查到的水库坝址2006年洪峰流量为93.5 m3/s，重现期为68年，与雨洪法计算成果68年一遇洪水93.3 m3/s基本一致，与水文比拟法成果67年一遇洪水93.4 m3/s也基本一致。结合调查的历史洪水，设计洪峰采用两种计算成果的平均值。同样洪水总量也采用两种计算成果的平均值[3]。

表6 坝址洪峰流量洪水总量成果

3 洪水成果合理性分析

以徐花屯水文站作为参证站计算得到的洪水成果，较邻近流域其他工程稍小一些。设计流域岩溶发育，所以洪峰模数较小，设计洪水考虑了流内伏流区的影响，成果符合流域特性，洪水成果基本合理。水库坝址采用水文比拟法和雨洪法两种方法计算，结合调查的历史洪水，设计洪水采用两种计算成果的均值可靠。

4 结 论

在岩溶发育地区，以水文比拟法和雨洪法对流域内设计水库进行洪水计算，水文比拟法考虑伏流区修正，雨洪法结合流域内伏流区历史洪水调查成果，经分析对比，两种计算成果基本一致，精度较好，也符合地区洪水的地区分布规律，为岩溶发育地区设计洪水分析计算提供参考。