钦州市水利电力勘测设计院
摘要：在有防洪任务的河流上兴建大型建设项目,应进行防洪评价,桥位处水文分析计算则是防洪评价的核心内容,本文对灵山县威龙大桥防洪评价的水文分析计算做了详细介绍。
关键词：灵山县威龙大桥;防洪评价 ; 水文 ; 分析计算
威龙大桥是灵山县城威龙道路道路工程项目的一个子项目，本桥位于灵山县三海街道办三勤村南面的钦江干流上。该河段水系发育 ,河流切割强烈 ,水流湍急，根据《中华人民共和国防洪法》和《中华人民共和国河道管理条例》、《广西壮族自治区河道管理规定》等有关规定，应进行防洪评价，为大桥建设单位及河道管理部门决策提供科学依据。
1历史洪水调查及重现期的确定
1.1历史洪水调查
根据《灵山县志》和以往的洪水调查结果——《广西各县市水旱灾害纪实》、《广西自然灾害史料》、《广西近五百年气候历史资料》、2001年12月的《广西调查历史洪水整编成果》等进行分析，钦江较大的历史洪水主要有1893年、1780年洪水和1971年实测洪水，其中1893年洪峰流量为6960m3/s（陆屋水文站）。
1.2重现期的确定
（1）根据考证期确定洪水重现期
考证期从1780年开始，1893年洪水排第一位，1780年洪水排第二位，1971年洪水排第三位，它们的重现期分别为N1893=2018-1780+1=239年，N1780=119年，N1971=79年。考证期从1893年开始，则N1893=126年，N1971=63年。
（2）采用调查期确定历史洪水重现期
根据上述分析，1893年洪水重现期的可选范围为126～239年，1971年洪水重现期的可选范围为63～79年变动幅度较大。鉴于此种情况，从安全角度考虑，本次设计采用N1893=120年，1971年洪水重现期N1971=60年。
2洪水计算
2.1洪水成因
钦江上游灵山段洪水因流域内普降大暴雨而发生，形成暴雨的主要天气为低压降雨、台风。受这种天气影响，往往形成连续暴雨。灵山雨季开始于4月，前期（5~6月）常因冷空气南下容易产生锋面，出现暴雨天气。后期（7~8月）则因台风盛行，出现暴雨天气。流域性范围强度大、雨量集中的暴雨主要受低压及强台风天气系统影响。受这种天气系统影响，出现流域内普降暴雨，洪水泛滥成灾。如1971年5月30日~6月2日，受第六号台风影响，全县普降大雨和暴雨，降雨总量711mm，最大24h降雨量498.3mm，是解放以来最大一次洪水。陆屋水文站洪水为31.81m，实测洪峰流量3850m3/s，县城受灾严重，县革委大院水深达1m。解放后到2011年共发生了16场较严重的洪水，平均4年一次。
2.2设计洪水
灵山县城的钦江干流上游有具有多年调节作用的大(2)型水库——灵东水库，灵东水库控制流域集雨面积145km2，占本项目区控制流域集雨面积351km2的41%，对上游洪水调洪削峰作用较为明显。威龙大桥下游3.85km的钦江干流有李子局滚水坝，该坝起到控制断面的作用。推求威龙大桥钦江干流段的洪水水面线需要计算李子局滚水坝断面、钦江干流大潮江口断面、威龙大桥断面等相应频率的设计洪水。
（1）灵东水库调洪下泄洪水
灵东水库建成后进行过多次水文复核及下泄洪水计算，现收集到1976年加固设计、1980年水文复核、2003年水库大坝安全评价、2007年灵东水库初步设计水文复核成果以及2011年《广西灵山县城区防洪治涝及河道整治初步设计报告》设计成果，都通过了水利主管部门的审查，成果较为成熟且接近，故本次洪水计算不再对其进行计算，直接引用通过水利厅审批的我院于2011年完成的《广西灵山县城区防洪治涝及河道整治初步设计报告》中的成果，该报告中灵东水库洪水计算采用的是《广西暴雨径流查算图表》的推理公式法。（2）李子局滚水坝至灵东水库区间洪水
1）设计暴雨
灵东水库坝首设有灵东水库站，位于库尾的平山镇设有平山雨量站，处于灵东水库的流域中心，这2个测站观测时间较长，都满足规范对资料系列长度的要求。
①实测降雨资料法
本次计算收集到灵东水库站1971年~2011年共41年实测最大1h降雨资料，1960年~2011年共52年实测年最大6h、24h降雨资料。经对灵东水库站各历时暴雨系列进行频率分析，将1971年洪水作为特大值处理，暴雨重现期采用60年；实测系列的频率计算公式为Pm＝m/(n+1)。再经P-III型频率适线，得各频率的雨量成果，见表1。
②查图表法
根据广西区水文水资源局2010年重新编制出版的《广西暴雨统计参数等值线研究》，查出水闸至灵东水库区间流域重心所在区域的1h、6h、24h的年最大降雨均值、CV等参数，CS/CV采用经验值3.5，其各频率设计暴雨成果见表1。
表1 设计暴雨成果表
.png)
由表1可以看出，灵东水库站实测暴雨计算成果与暴雨查算图表的查算成果比较接近，最大差别仅4%，除1h时段，其他时段的暴雨均是水库站的实测成果较大，从偏安全角度考虑，本次采用灵东水库站实测暴雨成果。
2）设计雨型
本次项目地处丘陵地区，洪水汇流较快，其洪峰主要由24h暴雨造成，因此本次设计主要分析年最大24h暴雨，经查《广西暴雨径流查算图表》，采用第7区雨型。
3）设计洪水推求
李子局滚水坝至灵东水库区间流域集雨面积F=273km2，主河道长度L=24.9km，河流平均坡降为J=1.35‰。在《广西暴雨径流查算图表》中查流域中心所在各分区图，得到：产流分区为第6区；汇流分区为第二（2）区；由此计算得流域平均最大蓄水量为Wm＝140mm，初损I0＝42mm。根据流域特征及下垫面情况，查编制说明表八，产流期平均下渗率f取8mm/h，稳定入渗率μ取3mm/h。
时段△t选用1小时，根据各历时暴雨量计算暴雨指数n值，再根据n值按暴雨公式计算2～5及7～23h雨量，计算1h时段雨量即相邻两时段雨量之差；根据雨型分区图即得24h各时段雨量过程，由产流分区可知降雨径流相关特征参数，可得扣初损后的雨量过程，各时段雨量扣除f值或μ值后即得净雨过程。瞬时单位线法计算过程：查汇流分区图，工程点属第二（1）区，故m1稳=3.5×F0.150×J-0.440，n=1.797×F0.082×J0.028，k=m1稳/n，根据m1稳、n、k，查S（t）曲线表进行汇流计算，最后进行地下水回加计算即得洪水过程线。
推理公式法计算过程：采用公式为
.png)
式中：
.png)
为洪峰流量（m3/s）；
.png)
为时段净雨(mm)；
F为流域面积（km2）；
L为主河道长度（km）；
J为主河道坡降；
0.278为单位换算系数；
τ为流域汇流时间（h）；
先计算净雨过程，再计算θ值及m值，
.png)
=44.0，根据流域内大部分地貌为山丘、丘陵，植被覆盖一般的情况，查编制说明表十七取公式m=0.107θ0.581，分别代入洪峰流量计算公式，计算采用图解法，洪水过程线采用三角形过程线法，地下水的回加采用三角形过程分配，即可得出洪水过程线。
由《广西暴雨径流查算图表》中的瞬时单位线法及推理公式法计算的洪峰流量及洪量成果见下表2。
表2李子局坝至灵东水库区间区间洪水成果表
.png)
从表2可知，瞬时单位线法与推理公式法计算的成果相差不大，从安全角度考虑，本次区间设计洪水采用推理公式法的计算成果。
（3）大潮江支流以上钦江干流至灵东水库各区间洪水
大潮江支流汇流口以上钦江干流至灵东水库区间流域集雨面积为F=224km2，主河道长度L=23.7km，河流平均坡降为J=1.36‰。
威龙大桥以上钦江干流至灵东水库区间流域集雨面积F=218km2，主河道长度L=21.1km，河流平均坡降为J=1.37‰。
大潮江支流以上钦江干流段的暴雨成因及汇流条件等都跟李子局滚水坝上游钦江干流段相同，故直接采用水文比拟法计算大潮江支流以上钦江干流各位置至灵东水库区间设计洪水。
水文比拟法设计洪水计算公式如下:
.png)
式中：
.png)
—设计断面的洪峰流量，m3/s；
.png)
—设计断面的集雨面积，km²；
.png)
—参证站的洪峰流量，m3/s；
.png)
—参证站的集雨面积，km²；
.png)
—降雨修正系数，取1；
n—面积比指数，取0.667。
经计算，大潮江支流以上钦江干流各位置至灵东水库区间设计洪水成果见表3。
表3大潮江口以上钦江干流各区间洪水成果表
.png)
（4）总洪水
灵东水库位于李子局滚水坝上游24.9km处，洪水传播时间约为4h。将考虑4h传播时间的灵东水库下泄洪水与李子局滚水坝至灵东水库区间洪水循时叠加，即可得到李子局滚水坝断面的洪水过程。同理可得到大潮江汇流口以上钦江干流各断面位置的洪水过程。
3 结语
威龙大桥位于钦江干流 ,具有暴雨强度大、历时短、雨区范围较集中的暴雨特性及涨落迅猛、峰高量小的高含沙洪水过程。桥位上、下游水文站及雨量站距拟建桥位较近 ,其间无大的支流汇入 ,且有较全的降雨及洪水资料 ,具有较好的代表性。实测桥址水位求得流量与水文局发布水情信息公布流量基本吻合 ,同时推求出的水位流量关系曲线拟合较好 ,表明选用参数基本合理。合理且准确的流量数据对防洪影响评价及桥梁孔径计算、墩台冲刷、桥前壅水等计算提供了有力的技术数据支撑。
参考文献
[1]张立敏.江源牡丹江大桥水文分析计算[J]. 低温建筑技术. 2017(09)
[2]许臻真.阳泉市污水处理厂二期工程污水管道防洪评价[J]. 山西水土保持科技. 2019(01)
[3]刘梅.西安5号地铁线浐河大桥防洪评价的水文分析计算[J].地下水.2018(9