合志溝等五條溝道洪水

2水文流域概況本次治理溝道為涇川縣境內(nèi)的合志溝、常家溝、二夜明溝、吳家水泉溝和石子溝五條溝道。涇川縣位于秦隴交界處，是甘肅的東大門，在東經(jīng)107°15'—107°45‘，北緯35°11'—35°31‘。東西長57km,南北寬36km,總面積1409.3km2,總?cè)丝?5.2萬人。地貌地形屬典型的黃土丘陵溝壑區(qū)，地勢自西北向東南傾斜。境內(nèi)占總面積63.4%的丘陵溝壑區(qū)梁峁起伏,溝壑縱橫,此外,破碎塬區(qū)和河谷川區(qū)分別占總面積的23.6%和9.4%。現(xiàn)有林地316km2，草地65.2km2,水域33.4km2,可耕地584km2。氣候大陸性顯著，四季分明，冷暖起伏不大，降雨多集中于夏季。年平均氣溫10.4°C,無霜期174d。年平均降雨553.4mm，日照2274h,相對濕度69%，多年平均侵蝕模數(shù)8275t/km2，常年多東北風，年蒸發(fā)量1339.6mm。自然災(zāi)害有干旱、洪澇、冰雹、風雷、病蟲害等，其中以干旱為主。合志溝發(fā)源于涇川縣太平鄉(xiāng)，于縣城西匯入汭河，該溝位于縣城西南部，集水面積9.3km2,溝道長4.87km,平均坡降31%。，其下游1.8km穿越縣城后匯入汭河；常家溝發(fā)源于涇川縣土溝，位于縣城南部，集水面積0.2817km2,溝道長0.61km，平均坡降99.3%,其下游0.75km穿越縣城流入合志溝后匯入汭河；二夜明溝發(fā)源于涇川縣高峰寺，位于縣城南部，集水面積0.4794km2，溝道長0.31km,平均坡降162%。，其下游0.3km穿越縣城流入城區(qū)排洪渠后匯入涇河；吳家水泉溝發(fā)源于涇川縣太平鄉(xiāng)圪塔關(guān)，在城東匯入涇河，集水面積5.55km2，溝道長2.9km，平均坡降50.5%。，其下游0.3km穿越縣城流入城區(qū)排洪渠后匯入涇河；石溝子溝發(fā)源于涇川縣太平鄉(xiāng)三星村，在城東匯入涇河，集水面積0.2359km2，溝道長0.14km，平均坡降184%。其流域特征詳見表2—1。表2-1流域特征參數(shù)表流域名稱流域面積（Km2）河長（km）坡降（％o）合志溝9.34.8731.0常家溝0.28170.6199.3二夜明溝0.47940.31162吳家水泉溝5.552.950.5石溝子0.23590.141842.2氣象涇川縣地處中緯度內(nèi)陸腹地，屬黃河流域涇渭河暖溫帶亞濕潤區(qū)，其主要特點是南濕、北干、冬暖、西涼，光能資源豐富，日照百分率較高，大陸性氣候明顯，四季較為分明，水、熱、濕、溫度隨季節(jié)變化明顯。涇川縣七月份平均氣溫23.0°C，年極端最高氣溫39.3°C，年極端最低氣溫-24.0C，日差較大，積溫有效性高，有利于作物的光合作用和糖分的積累。涇川縣年平均降水量553.4mm，各季降水量分布很不均勻，冬春雨少，6月下旬進入雨季至10月上旬左右結(jié)束；降水的年紀變化也很大，其特點是每隔3至10年就會出現(xiàn)一個枯水年（降水量小于400mm）,枯水年過后一般都緊接一個豐水年（降水量可達600mm），降水的地區(qū)分布也不均勻，總趨勢是由西南向西北遞減。涇川縣全年大部分時間受高空西風環(huán)流影響，平均風速2.16m/s,秋冬季為西北風，春夏季多為東南風或東風，全年出現(xiàn)風向較多的有東、東南、西、西北，形成一個明顯的與川道走向一致的地形風。涇川縣在全省水文分區(qū)中屬II區(qū)，即隴東黃土高塬溝壑區(qū)，海拔高程930-1462m,黃土層厚，河道切割較深，水土流失特別嚴重，侵蝕模數(shù)8275t/km2，年降水量少而集中，易干旱，暴雨歷時短，強度大，極易形成洪澇災(zāi)害。2.3設(shè)計洪水洪水特性涇河流域洪水主要由暴雨形成，暴雨天氣形成主要有三種，即氣旋類、地形類、對流類，一般發(fā)生在5?9月間，強度大的多集中在7?8月間。合志溝、常家溝、二夜明溝、吳家水泉溝和石子溝五條溝道流域地表為黃土，植被較差，流域匯流歷時短，所形成的洪水量大，歷時短，峰型尖廋，泥沙含量較多。小范圍的突降性暴雨強度大，沖刷力強，造成大量地表徑流，形成的洪水兇猛。洪峰流量計算合志溝、常家溝、二夜明溝、吳家水泉溝和石子溝的集水面積較小，都在10km2以下，屬于小溝道洪水。適用于小流域的地區(qū)經(jīng)驗公式有鐵道部蘭州第一勘測設(shè)計院的鐵一院公式、甘肅省小流域洪峰流量經(jīng)驗公式法與甘肅省抗旱防汛指揮部辦公室、甘肅省水利工程建設(shè)監(jiān)理咨詢中心編制的《甘肅省中小河流暴雨洪水研究報告》中給出的

中小河流暴雨洪水公式。1.鐵一院公式鐵道部第一勘測設(shè)計院、中國科學院地理研究所及鐵道部科學院西南研究所三個單位通過對渭河流域等河流洪水實測和調(diào)查資料進行分析，得出了地區(qū)洪峰流量計算公式：多年平均洪峰流量：Q=［竺］盒（XP）n1式中:Q 暴雨洪峰流量（m3/s）k——產(chǎn)流因子，按下式求的1k=0.278SF1其中S 面平均暴雨參數(shù)（mm/s）F——流域面積（Km2）C——徑流系數(shù)，按已知的R、r、F、n、S等值查徑流系數(shù)值表1而得n 暴雨衰減指數(shù)，當tW小時則n取0.55,t>l小時n取0.7X――山坡與主河槽綜合匯流因子，為山坡匯流因子K與河槽匯2流因子K之和即X=K+0.95K1120.278L1AI0.35

110.278L0.278L1AI0.35

11AI0.3322其中L 主河槽長度（Km）1A——主河槽流速系數(shù)，由流速系數(shù)表查得1a――斷面擴散系數(shù)，可在出口斷面附近選取有代表性的斷面，量取其一米水深時相應(yīng)河寬之半（m）m――主河槽沿程平均糙率系數(shù) I――主河槽平均坡度（％。）11L——流域坡面長度（Km） I——山坡平均坡度（％。）22A——坡面流速系數(shù)，由坡面流速系數(shù)值表查得2y――反應(yīng)流域匯流特性的指數(shù)P――為形成洪峰流量的同時匯流的時間系數(shù)，與流域的匯流形1狀指數(shù)Y和隨暴雨衰減指數(shù)n而變的指數(shù)n'有關(guān)。P——形成洪峰流量的同時匯流面積指數(shù)。其采用參數(shù)及計算結(jié)果見表2-2與2-3.表2-2 鐵一院公式洪峰流量選用參數(shù)流域名稱F(Km2)L1(Km)I1(%o)yYA1A2Rr1合志溝9.34.8731.00.4161.890.2510.0451.020.69常家溝0.28170.6199.30.3892.240.2510.0451.020.69二夜明溝0.47940.311620.4322.270.2510.0451.020.69吳家水泉溝5.552.950.50.4111.980.2510.0451.020.69石溝子0.23590.141840.4432.360.2510.0451.020.69表2-3 鐵一院公式洪峰流量計算成果表流域名稱流域面積（Km2）Q不同頻率洪峰流量（m3/s）1%2%5%10%20%50%合志溝9.336.419716111988.361.228.3常家溝0.28173.4317.314.110.67.955.482.65二夜明溝0.47948.9146.337.627.920.814.26.71吳家水泉溝5.5534.2174.7141.7104.777.754.126.6石溝子0.23595.5029.423.917.713.28.954.172.暴雨洪水公式甘肅省抗旱防汛指揮部辦公室、甘肅省水利工程建設(shè)監(jiān)理咨詢中心編制的《甘肅省中小河流暴雨洪水研究報告》中給出了中小河流暴雨洪水計算公式。該暴雨洪水公式篩選了流域面積（F）時段暴雨量（Hp）河道平均坡降（J）流域形狀系數(shù)（f）4個因素作為影響洪峰流量的主要因素，建立起來的洪峰流量經(jīng)驗公式為：Qmp=RFnHMpJf0式中：Qmp一某頻率最大洪峰流量（ms/s）R—直線斜率F—流域面積（Km2）HM—某頻率流域平均時段暴雨量（mm）J—河流坡度f—流域形狀系數(shù)b—直線截距n、m、a、B—指數(shù)，本堤防建于涇河支溝合志溝、常家溝、二夜明溝、吳家水泉溝和石子溝上，屬I型黃土溝壑區(qū)，查《甘肅省中小河流暴雨洪水研究報告》中附表15得各參數(shù)分別取值n為0.60；m為1.14；a為0.73；B為0.60。不同頻率R值見表2-4表2-4 小流域暴雨洪水公式選用參數(shù)Q1%2%5%10%11.2518.6615.8916.616.6合志溝、常家溝、二夜明溝、吳家水泉溝和石子溝集水面積均小于10km2，選用年最大10分鐘點雨量均值進行計算，由《甘肅省暴雨特性研究》查得該地區(qū)年最大10分鐘暴雨量為11.8mm,計算結(jié)果見表2-5：表2-5 小流域暴雨洪峰流量計算成果流域名稱流域面積（Km2）Q不同頻率洪峰流量（m3/s）1%2%5%10%合志溝9.332.320114611994.3常家溝0.281713.785.662.350.640.1二夜明溝0.479483.8522380309245吳家水泉溝5.5546.2288209170135石溝子0.23591026344623752983.甘肅省小流域洪峰流量經(jīng)驗公式法Q=K?QppmQ=K?F0.6?H0.75?J0.19?f0.09m式中Q—不同保證率的洪峰流量（m3/s）；pK—模比系數(shù)，由C=2.4F-0.08,C=3C,查K-M型曲線得出；p v svQ一多年平均最大洪峰流量（m3/s）；mF—流域面積（km2）；H—多年平均時段最大雨量（mm）,查《甘肅省暴雨特性研究》年最大10分鐘點雨量均值等值線圖得流域型心處H=12mm,年最大30分鐘點雨量均值等值線圖得流域型心處H=18mm。

f—流域形狀系數(shù)（小數(shù)），f二F/L2；K—綜合系數(shù)，取0.27。據(jù)上述公式計算的洪峰流量見表2—6。表2—6甘肅省小流域洪峰流量經(jīng)驗公式計算成果表流域名稱流域面積（血）Q不同頻率洪峰流量（m3/s）1%2%5%10%20%50%合志溝9.315.916411966.3536.9913.655.40常家溝0.28171.9019.714.37.954.431.640.65二夜明溝0.47943.4035.225.514.27.932.931.16吳家水泉溝5.5513.413910056.031.211.54.55石溝子0.23592.4725.518.510.35.752.120.84（4）計算成果的比較和采用值的確定各方法計算成果比較見表2-7；表2-7 洪峰流量計算成果比較表流域名稱計算方法Q不同頻率洪峰流量（mVs）1%2%5%10%20%50%合志溝鐵一院36.419716111988.361.228.3暴雨洪水32.320114611994.3小流域經(jīng)驗公式15.916411966.437.013.75.40常家溝鐵一院3.4317.314.110.67.955.482.65暴雨洪水13.785.662.350.640.1小流域經(jīng)驗公式1.9019.714.37.954.431.640.65二夜明溝鐵一院&9146.337.627.920.814.26.71暴雨洪水83.8522380309245小流域經(jīng)驗公式3.4035.225.514.27.932.931.16吳家水泉溝鐵一院34.217514210577.754.126.6暴雨洪水46.2288209170135小流域經(jīng)驗公式13.413910056.031.211.54.55石溝子鐵一院5.5029.423.917.713.28.954.17暴雨洪水102634462375298小流域經(jīng)驗公式2.4725.518.510.35.752.120.84對比可知，當集水面積較大，坡降不是很陡時，鐵一院公式與暴雨洪水公式很是接近，但當集水面積小，坡降大時鐵一院公式與甘肅省小流域洪峰流量經(jīng)驗公式計算結(jié)果較為接近，這是因為坡降對暴雨洪水公式的影響很大，暴雨洪水公式對面積小于20km2的流域沒有進行細分；甘肅省小流域洪峰流量經(jīng)驗公式計算結(jié)果普遍偏小；考慮到鐵一院公式適用于無實測資料地區(qū)的經(jīng)驗性洪水計算公式，公式中較好的反映了與產(chǎn)流有關(guān)的河道特征、流域集水面積、流域形狀、植被覆蓋情況等影響因素，能夠基本反映出本地區(qū)洪水的特性，因此洪水計算結(jié)果可信度較高，建議采用鐵一院公式計算成果。2.4泥沙合志溝、常家溝、二夜明溝、吳家水泉溝和石子溝等小溝道上沒有水文站，