铁门关市北山区洪峰流量计算的思考

铁门关市北山区洪峰流量计算的思考

1铁门关市的行政区划根据中央新疆工作交流与发展委员会提出的“蚱战争中心是战事训练的重要战略中心，是战事训练的发展趋势，是有利可图的。”国务院同意在新疆建立区级铁门关市，并按照“教师、城市一体化”模式进行管理。根据规划及二师实际,铁门关市定位为:库尔勒市卫星城、南疆重要的农副产品物流基地之一、二师先进制造业基地和现代宜居军垦文化名城。其行政区划由“一区二镇”组成,“一区”即29团中心城区和库西经济工业园区共同构成的城市核心发展区,“二镇”是28团博古其镇、30团双丰镇,地理位置介于E85°26'-E85°56',N41°40'-N42°54',面积590.27km2。2铁门关市的洪水问题铁门关市位于库尔勒至库车高速公路以南的霍拉山南坡山前冲积平原地带,由于地质造山运动和地壳挤压作用,形成有6条较为明显的地质凹槽。此次铁门关市防洪规划中,将每个凹槽处的泄洪通道所对应的纳洪区域确定为一条山洪沟,在铁门关市区内从东向西依次分布着1~4号泄洪导流通道。每条泄洪导流通道区域内,都有1条发源于霍拉山南坡的较大独立山洪沟洪水汇聚,并且还接纳部分流域区间的小洪沟和坡积洪水。其中,铁门关市东侧2号泄洪通道穿越城市中心,位于咽喉地带,同时2号泄洪通道对应的产洪区为和什力克河,是北山区最大的一条产洪沟。因此,本文选择最具代表性的2号泄洪通道进行设计洪峰流量计算分析。3流域u3000区域和什力克河是一条以降水补给为主的季节性河流,从河源至出山口河长22.4km,出山口以上集水面积达134km2,该区域属典型的荒漠干旱性气候,流域海拔在1254~3230m之间,没有永久性冰川和积雪,春季时山上积雪全部融化。同时,集水面积区域内地下水位多在10m以下,不能补给河流。所以,和什力克河平时干枯无水,当降雨强度小时,降水全部渗入地下,只有在降雨强度较大时,沟内才会有洪水汇集,洪水类型为典型的暴雨型洪水。4不同流域的选取结果该区域无水文实测资料,属于资料贫乏区域,其设计洪峰流量计算一般采用洪峰流量模比系数地区综合频率曲线法、洪峰模数法和暴雨洪峰流量计算法。洪峰模数法选取的是加权平均值作为洪峰模数,该方法的运用对参证站点的选取要求较高,需要设计区域与参考区域形成洪水的众多因素要高度一致才能确保计算精度。而铁门关市附近几百公里范围内所能选择的几处参证站点在流域面积、产洪特点等诸多因素均存有较大差异,不适合该方法的运用。洪峰流量模比系数地区综合频率曲线法选用同一水文分区内几个与之相邻流域的洪峰流量模比系数,作为地区综合频率进行分析,其目的是为了降低计算成果的抽样误差,以及消除因单站特大值影响而带来的偶然误差和分区内各河流水文特性的差别。但铁门关市附近区域水文站点稀少,能够选取的参证站点流域与和什力克河流域在集水面积、海拨高程、洪水特性、植被布置、土壤构成等方面均有较大区别,不适合该方法的运用。暴雨洪峰流量计算法:以暴雨形成洪水的成因分析为基础,同时考虑影响洪峰流量的主要因素,建立理论模式,并利用实测资料求得公式中的参数,最终计算得出设计洪峰流量的方法,此种方法适合工程规模小,对洪水调节能力小的小流域区设计洪峰流量计算。和什力克河属于小流域区域,洪水特性为典型的暴雨型洪水,再加上该区域拥有国家气象站,拥有长系列的降雨实测资料,适合该方法的运用。5设计洪水计算公式选择防洪工程区域内的29团气象站降水资料作为参政站。29团气象站拥有1955-2012年总计58年的长系列降雨观测资料,以国家气象观测规范进行观测和刊印,资料精度可靠。根据降水量资料分析,该区域降水一般多在4~8h,很少有超过24h的。和什力克河出山口以上集水面积较小,为全面汇流。应用《水利水电工程设计洪水计算规范》中的短历时(t<=24h)设计暴雨推理公式,来推求和什力克河出山口设计洪峰流量。公式如下:式中:Qm,p为设计洪峰流量;F为集水面积;J为坡降;n为暴雨衰减指数;τ为汇流历时;L为河长;μ为产流历时内的平均损失强度;Sp为频率为P的雨力;m为流域汇流速度系数。计算公式中涉及参数确定方法:F、L、J值采用实际值,n、μ、m值根据《新疆维吾尔自治区可能最大暴雨图集》、《新疆、青海、西藏地区人工降雨试验报告》、《水利水电工程设计洪水计算规范》结合实际综合考虑确定。见表1。Sp值确定方法:根据29团气象站多年最大24h降水量实测值,点绘P-Ⅲ型频率曲线,计算出不同频率下最大24h面降水量Hp。然后通过公式Sp=H24hp%×24n-1求得。见图1,表2。从表3可以查得,τ1.0%=3.2704,计算出t1.0%=3.2704,可得出t1.0%=τ1.0%,设计洪峰流量Qm,p1.0%=159.5m3/s,说明为全流域汇流其结果成立。同理可推求其它频率的洪峰流量。见表1。6在验证计算过程中,对于符合实测值的模型设计结果当事人可1)和什力克河是一条流域面积仅有134km2的季节性有水小流域河流,洪水特性为典型的暴雨型洪水,运用实测暴雨资料推求设计洪峰流量的方法可行。2)运用暴雨推求设计洪峰流量公式中,充分考虑了影响降水下渗过程的诸多因素,包括降雨强度、降雨历时、土壤含水量、土壤构成情况、地表坡度、糙率、植被及土地利用状况等,计算方法可靠。3)公式中的参数根据实测值以及各类可靠度高的图集、规范结合实际所得,精度较高。4)2013年6月18、19日,铁门关市持续降雨。19日,技术人员在和什力克河出山口下游约6km的高速公路交通桥处实测得此次暴雨洪水洪峰为42.8m3/s。根据对29团气象站、库尔勒市气象站降雨资料分析以及结合对铁门关市居民、水利局职工等走访了解情况确定,此次洪水为近5年来最大洪水,考虑到6km的洪峰衰减等因素,出山口处5年一遇设计洪峰流量值56