2023年巴依托海渠首除险加固工程洪水分析.docx

2023年巴依托海渠首除险加固工程洪水分析 ［］随着渠首工程建设的日益增多,渠首工程质量要求越来越高。洪水分析计算在渠首设计中起到了至关重要的作用,结合巴依托海渠首工程实例进行分析,通过长短系列统计参数比照、莫比系数累积平均曲线、模比系数差积曲线,对资料的“三性〞进行了分析,接受P-Ⅲ型曲线适线,确定参证站统计参数,进行洪峰流量计算,其设计洪水分析及计算方法,可供同类工程参考。 ［关键词］巴依托海渠首；洪峰流量；设计洪水；成果分析 1概况 巴依托海渠首位于托克逊县白红山水库上游8.5km处的杨河上,海拔高程417m,集水面积2619km2,巴依托海渠首主要功能是引白杨河水为红山水库供水,从而为托克逊县郭勒布依乡和夏乡灌区供水,把握浇灌面积11.86万亩。2023年2月对渠首进行了平安鉴定,依据水闸平安鉴定规定（SL214-98）的规定,本水闸属于四类闸,须撤除重建。依据水闸设计标准（SL265—2023）“平原区水闸枢纽工程分等指标）〞,该工程最大过水流量大于100m3/s。工程等级属中型III等工程,其主要建筑物为3级,次要建筑物为4级。据中国地震惊参数区划图（GB18306-2023）,本区地震惊峰值加速度为0.10g,地震惊反响谱特征周期0.40s,对应地震根本烈度为Ⅶ度。据水工建筑物抗震设计标准（SL203-97）的规定,引水工程及其他主要建筑物设计烈度为Ⅶ度。 2气象 托克逊县地处欧亚大陆腹地,北、西、南均有高山屏障,地势低洼,冷湿空气不易进入,为典型的温带大陆性干旱气候,其主要特点是：酷热、枯燥、多大风、降雨稀有、蒸发猛烈,气温年际变化不大,而日差较大,无霜期长。气候特征总体表现为：春季气温上升快、大风频繁、风沙危害严峻；夏季较长且高温酷热；秋季降温快速、天气多晴好；冬季短暂而干冷、风小雪稀。 3水文 受托克逊县政府和水利局的托付,吐鲁番水文水资源勘测局于2023年12月在白杨河小草湖渠首上游5km处处设立了小草湖专用站,主要监测项目有水位、流量,测验方式以巡测为主。该站距上游峡口站25km,测站高程694m,集水面积2500km2。白杨河小草湖专用站监测了2023年~2023年3年,平水期每月测1~2次,发生洪水时适当增加测次。2023年全年实测流量27份,其中流速仪25份,中泓浮标2份,最大流量10.9m3/s,最小流量1.83m3/s。2023年全年实测流量18份,最大流量6.15m3/s,最小流量2.04m3/s。2023年全年实测流量16份,最大流量9.62m3/s,最小流量2.24m3/s。水位流量关系接受连实测法整编,经分析,2023年与2023年的流量资料代表性较差。因此,依据白杨河2023年阿拉沟站与白杨河小草湖专用站同期资料做比照分析,找出阿拉沟站与白杨河小草湖专用站同期来水的规律,对白杨河小草湖专用站的2023年~2023年来水量过程进行修正。经复核,认为资料精度能满足工程设计要求。 4设计洪水 4.1洪水成因类型 白杨河巴依托海洪水成因有二：其一是山区降雨特殊是中高山区突降暴雨而形成暴雨洪水；其二是由于天气变暖、气温上升致使冰川、积雪溶化而形成冰雪融水洪水。经分析,85%以上的洪水都由暴雨所致,冰雪融水洪水只占较少一局部。但当暴雨突发时,由于天气骤变易引起冰雪融水洪水,两种类型的洪水累加在一起,经常对下游产生极大的破坏性。 4.2参证站确定 以白杨河峡口站（资料系列：1956年~1958年、1979年~1987年）的径流量加上复原水量,再与周边径流成因和流域下垫面条件相像河流的水文站建立相关关系,进行参证站的选择。经分析,阿拉沟站与峡口站关系较好,因此,选取阿拉沟站为参证站,见表1。 4.3参证站的洪水样本系列分析 （1）长短系列统计参数比照分析将阿拉沟站1957年~2023年的实测年最大洪峰流量系列,按不同系列长度进行统计参数（见表2）。从表中可看出,均值与Qv值在47年以后趋于稳定（1-3）。（2）模比系数累积平均曲线分析阿拉沟站年最大洪峰系列均值随系列长度增加曲线趋近1.0,自2023年向前推,在2023年之前消逝递减递增过程,递减过程是受2023年的最小洪水（1986年以来的最小洪水）影响；递增过程主要是受2023年发生的大洪水的影响,其他时间为平缓的递减过程,当系列长度达42年以上时,均值波幅小于5%,渐趋稳定（2、7）。图1为阿拉沟站洪峰流量模比系数累积平均曲线图。（3）模比系数差积曲线分析阿拉沟站洪峰模比系数差积曲线可看出系列有较完整的增减过程,55年的资料中1957年~1985年为小洪水年份,1986年~2023年为中洪水年份,2023年~2023年为大洪水年份,2023年~2023年为中洪水年份,样本代表性牢靠。图2为阿拉沟站洪峰模比系数差积曲线图。综合上述三个方面的分析,阿拉沟站的洪峰流量系列统计参数具有确定的稳定性,其年际变化过程包含了较完整的周期性特征,具有确定的代表性。 4.4参证站的设计洪峰流量计算 （1）经验频率及统计参数计算方法洪水经验频率曲线及统计参数估算用连序系列计算公式（4、5）,公式如下：式中：n为系列项数；Pm为按大小挨次排位的第m项洪水的经验频率；xi为实测洪水变量（i=l+1,…,n）；x为洪水变量均值；Cv为洪水变量变差系数。Cs与Cv的比值接受经验法,人工适线确定。（2）设计洪峰流量计算用阿拉沟水文站洪峰流量系列按连序系列进行频率分析计算,接受P-Ⅲ型曲线,计算机优选适线,其结果同周边长系列站（英雄桥、煤窑沟等站）统计参数Cv,Cs/Cv比较（见表3、表4）,根本全都,符合地区统计参数分布规律（7、8）。 4.5参考站设计洪水成果的合理性分析 图3为阿拉沟水文站洪水统计参数及设计值与历时关系图,由图可见：各点位置无突出偏离,随历时的增加,时段洪量渐渐削减,但洪峰流量及1日洪量明显较大,这种状况与阿拉沟水文站场次洪水历时多不超过3日吻合。Cv值随历时的增加,亦呈递减之势,说明随历时增加,洪量的年际变幅变小。本次阿拉沟水文站1日洪量及洪峰流量频率计算结果显示：1日洪量适线参数Cv值（1.50）略大于洪峰流量适线参数Cv值（1.35）。从1日洪量及洪峰流量的系列极值比来看,1日洪量极值比（27.1）大于洪峰流量极值比（25.7）,1日洪量最大模比系数（6.823）也大于洪峰流量最大模比系数（5.368）。另外,排位第一的1日洪量与排位其次的1日洪量比值（2.02）均大于相应洪峰流量比值（1.53）,说明1日洪量的系列Cv值偏大是客观存在的事实。虽然大多数河流规律是洪峰系列的Cv值大于1日洪量系列的Cv值,但从理论上讲,消逝这种状况也是可能的。阿拉沟水文站2023年7月20日的大洪水过程,1日洪量很大,该日（2023年7月20日）平均流量高达334m3/s,而洪峰流量为490m3/s,说明该次洪水1日洪量要比洪峰流量突出,又说明该河1日洪量比洪峰流量年际变化要大,因此阿拉沟水文站1日洪量适线参数Cv值略大于洪峰流量Cv值是合理的（9）。 4.6巴依托海渠首设计洪水 白杨河洪水的发生时间集中于夏季5月~8月间,初步分析,有三种洪水类型,分别为暴雨洪水、冰雪融水洪水、混合型洪水和冰塞冰坝溃坝洪水。本次巴依托海渠首设计洪水标准20年一遇,校核洪水标准50年一遇。依据新疆托克逊县白杨河巴依托海渠首除险加固工程水文分析计算报告,经过分析计算比较,推举使用利用洪水沿程变率计算巴依托海渠首的设计洪峰流量计算成果值做为工程断面设计洪峰流量的成果。不同频率设计洪峰流量成果见表5。 5结论 本次主要对巴依托海渠首参证站的设计洪峰流量进行计算,并通过对参考站的洪水样本系列分析,接受长短系列统计参数比照分析、莫比系数累积平均曲线分析、模比系数差积曲线分析,其年际变化过程包含了较完整的周期性,具有确定的代表性。通过对巴依托海渠首的设计洪水进行计算和分析,为此类渠首的洪水计算供应了设计依据,结合巴依托海渠首的实施,该计算与分析的成果是牢靠的。 参考文献 （1）陈宇.新疆米兰河设计洪水分析（J）.地下水.2023（02）:116-117. （2）于春平.阿克苏市东城区洪水分析（J）.河南水利与南水北调.2023（01）:18-20. （3）杜耀辉,赵莹.西安市鄠邑区栗峪河平原区断面洪水分析计算（J）.陕西水利.2023（07）:50-51+54. （4）曹均昌.河湖和水利工程管理范围及疼惜范围划界设计洪水分析争辩（J）.陕西水利.2023（08）:256-258. （5）阴宇宙.微流域蓄水工程设计洪水分析计算浅析（J）.陕西水利.2023（03）:145-146. （6）刘章君,郭生练,李天元,等.设计洪水地区组成的区间估量方法争辩（J）.水利学报.2023（05）:543-550. （7）王正发.黄河上游龙羊峡以上大型水电站工程可能最大洪水估算初探（J）.西北水电.2023（01）:1-6+12. （8）冯世民.临沂市河东区葛沟灌区渠首拦河坝改建工作探究（J）.黑龙江科技信息.2023（27）:258. （9）黄志强,陈思翌,闫团进,等.山区小流域设计洪水与流域面积关系探讨（J）.西北水电.2023（04）:10-13. 柴扬 单位：吐鲁番市清源水利水电勘测设计院 7