[DOC]都江堰水文站特征水位的分析计算

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1、都江堰水文站特征水位的分析计算2012.No.1四川水利?49?都江堰水文站特征水位的分析计算满媛,吴玉明,夏长贵(四川省成都水文水资源勘测局,成都,611130)【摘要】科学而准确地确定防洪控制断面和水文站的警戒水位,保证水位,是河道管理,水资源调度与利用,制定防洪方案和抢险决策的需要.本文以都江堰水文站为例,对确定特征水位的各相关因素进行了分析,并通过水文计算确定了特征水位.【关键词】警戒水位保证水位相关因素分析都江堰水文站中图分类号:TV333文献标识码:B文章编号:20951809(2012)01-004903水文站及重点防洪断面的特征水位线,是防汛指挥调度,抢险救灾,水文预报的重要标

2、志线.警戒水位是可能造成防洪工程出现险情的河流和其它水体的水位,到达该水位时,堤防防汛进入重要时期,防汛部门要加强戒备,密切注意水情,工情,险情的发展变化,做好防洪抢险人力,物力的准备,并要做好可能出现更高水位的准备工作.保证水位是能保证防洪工程或防护区安全运行的最高洪水位,达到保证水位时,说明工程已处于安全防御的上限情况,堤身内外,堤防基础(包括离堤背一定距离范围)均可能出现严重险情.科学而准确地确定控制断面的警戒水位,保证水位,是河道管理,水资源调度与利用,制定防洪方案和抢险决策的需要.本文以都江堰水文站为例,对确定特征水位的各因素进行分析及计算.1都江堰水文站概况都江水文站1975年1月

3、设立于都江堰市紫坪铺镇岷江村岷江中上游岷江干流上,位于东经103.36,北纬31.01,集水面积23037km,距河口370km,高程系统采用吴淞基面,是国家基本水文站,也是都江堰市重要的防洪依据站,对都江堰灌区的防洪和灌溉起着非常重要的作用.四川省在2002年修订警戒水位,保证水位时,都江堰水文站无报汛任务,故未确定出特征水位.都江水文站地处岷江从山区到平原过渡的出山口处,该地区属于龙门山暴雨区,暴雨发生频次高,易发生洪涝灾害;下游300m处为世界自然,历史文化遗产都江堰水利工程及都江堰市区,两岸人口密集,经济发达,商贸繁荣,变通便捷,这都使得该站防洪意义显得更加重大.因此,需要确定该水文站

4、的警戒水位,保证水位.2影响确定特征水位的各因素特征水位需综合河道情况,洪水特性,历史洪水,堤防工程,及社会经济情况等各方面的因素确定.2.1河道情况都江堰水文站所处河道较为顺直,河床不平整,上,下游均有急滩,河段内有两处较大沙洲,中低水分为左右两支.因此,都江堰站也分左岸和右岸两个测流断面,即都江厂左站,都江厂右站.断面位于原鱼嘴电站坝轴线以上约20m左右,由漂木河埂在盐井滩处将岷江分为左右两股分流,居左者为厂左站,居右者为厂右站.厂左站系人工河床,河段顺直,断面稳定,无冲淤变化,基本断面下游150m有人工消力坎的良好控制条件.厂右站基本水尺断面位于盐井滩尾,鱼嘴,外江闸,?50满媛,吴玉明

5、,夏长贵:都江堰水文站特征水位的分析计算2012.No.1沙黑河闸之上300m处,受盐井滩冲淤变化,闸门启闭影响大.本站上游4km处有紫坪铺水库,水库的蓄水调控对本站的水文测验有一定影响.2.2洪水特性本站洪水主要来自三个方面:(1)岷江上游来水;(2)沿山地区山溪沟,河的洪水;(3)平坝地区暴雨形成的区间径流加入,河床纵比降较大,洪水流速大.岷江洪水主要发生在6至9月,主要由九顶山以南的鹿头山暴雨区降水汇集而成,洪水上涨快,洪峰高,持续时间短.沿山地区山溪沟,河上游多为深山峡谷,地势陡峻,大都属于龙门山带状暴雨区,暴雨分布以7,8月份最多.暴雨强度大,形成洪峰流量大,来势凶猛,陡涨陡落,并挟

6、带大量泥沙下泄.平坝地区暴雨一般也受龙门山暴雨的影响,也多发生在6至9月.这种暴雨集中的特点,极易造成局部洪涝灾害.2.3历史洪水洪水峰量频率计算成果的可信程度与所用资料的代表性紧密相关,而资料的代表性又主要受资料系列长短的制约,如果在资料系列之外,增加调查考证期的最大洪水,共同组成不连序的序列,就能提高成果的可信度.历史洪水数据的正确性,对洪水频率计算成果有决定性作用,因此在组成不连序洪峰流量序列时,对历史洪水的洪峰和洪量推算最为重要.据史料记载,从1887年至2010年的124年间,共发生大洪水有10余次.1964年7月22日大洪水为建国后发生的首大洪水,流量达6530m/s,冲毁了都江堰

7、渠首鱼嘴,金刚堤,飞沙堰,二王庙堤,都江堰市青城大桥防洪控制断面所在岷江金马河段等堤防工程,沿金马河五县市的堤防工程冲毁达80%以上,造成严重经济损失.1887年调查历史洪水,流量达5300m/s,但无详细的灾损资料.2.4堤防工程都江堰水文站左岸堤防高程为736.37m,右岸因2011年重新修建站房,将堤防提高至741.88m.而在都江堰市内的堤防,自都江堰渠首以下河段已分期按20年一遇洪水标准防洪整治.2.5经济社会等情况都江堰市现已建成城区面积37.7km,城市人口约30万人,是一座新兴工业及旅游城市,GDP达116.6亿多元.其中,现有工业企业1435家,年工业总产值54.7亿元,旅游

8、综合收人8.1亿元.在确定警戒水位,保证水位时,需要与地方经济实力相结合,考虑投人与风险的关系.此外,还应考虑河滩地与背水侧地面高程,防护区内重点特殊部位,防洪组织与抢险能力,城建,交通,国土等部门的协调能力,政治,社会,环境等各方面因素.3特征水位的分析计算3.1洪峰流量系列的延长为了保证洪水频率计算的相对代表性,洪水样本选择应不少于25年.同时应充分考虑历史大洪水,以增加结果的精确度.历史洪水引用四川省洪水调查资料,年最大洪峰流量资料采用水文资料整编成果.因厂右站基本水尺断面水位受盐井滩冲淤变化及闸门启闭影响大,致使该断面历年水位流量关系异常散乱,达不到刊印标准而未刊印.1989年对前期多

9、年的资料进行分析研究,用厂右站实测流量和厂左站同步水位建立z左Q右关系,获得良好效果.所以,从1989年起进行流量合成,水位以厂左站基本水尺断面水位为准.本次分析计算,19561988年用紫坪铺站实测最大洪峰流量加杨柳坪站同时刻流量,19892010年以厂左,厂右水文站实测最大洪峰流量合成,组成19562010年共55年最大洪峰流量系列;再加入1887年5300m/s历史调查洪水,组成不连序系列进行频率计算及洪水参数的确定.3.2设计洪水分析计算由于组成的年最大洪峰流量是不连序系列,设计洪水采用下述公式分析计算.3.2.1设计洪水经验频率频率计算采用皮尔逊型曲线.P=M/(N+1)P=P+(1

10、一P)(mZ)/(nZ+1)式中:口在年中连续顺序位的特大洪水项2012.No.1四川水利?5l?数;调查考证期;11,实测洪水系列项数;M特大洪水的序号(M=1,2,);f实测洪水系列中抽出作为特大值的洪水项数;ra一实测洪水的序位;P实测系列第m项的经验频率.3.2.2年最大洪峰流量系列的算术平均数Q估算.Q1【aQ+妻.Qm通过计算,得到平均流量Q=2360m/s3.2.3年最大洪峰流量系列的变差系数估算=寺一+等.(Qm一】通过计算,得到Cv=0.553.2.4Cs/Cv倍比的确定取Cs=(35)Cv进行适线,将计算的频率曲线画在绘有经验点据的图上,通过调整以及与的比值再进行计算,最后

11、依据计算频率曲线与经验点据的配合情况,从中选择一条与经验点据配合最佳的曲线,相当于该曲线的参数便看作是总体参数的估值.最终取Cs/Cv=4.5.设计洪水成果见表1,频率曲线图见图1.表1都江水文站设计洪水成果图1都江堰年最大流量频率曲线3.3特征水位的确定水文站的水位流量关系是根据洪水流量确定相应水位的依据,为综合的水位流量关系.本次综合水位流量关系线采用2006年2010年资料以及该站最大洪峰流量综合确定,精度指标按水文资料编印规范(SL2471999)执行,定线合理,成果可靠.都江堰站大断面见图2所示,水位流量关系见图3.河靡Ts.O口高t32.oo毽T乱.38.OO737,00水736.

12、00735.00位It.00/33.OO/82.OO731.00图2都江堰站大断面OlO.o20OO3OO5O6O7O流量(d/s)图3都江堰站综合水位流量关系按照警戒,保证水位的定义,堤防设计防洪标准及相应的行洪能力是确定警戒,保证水位的重要依据.结合历史洪水及城镇实际防洪能力等因素,综合考虑河道的实际的行洪能力,确定出都江堰水文站的警戒水位与保证水位,分别为734.60m,735.35m.4结语本文对都江堰水文站特征水位的确定方法,可以推广到与其条件相似的防洪控制断面及水文站,根据洪水特性,堤防工程的防御标准和防护地区的社会经济条件等综合确定,为河道管理,水资源调度与利用,制定防洪方案和抢险决策提供基础数据.一