海南地区设计洪水分析研究-以三亚市藤桥河大茅水为例

海南地区设计洪水分析研究-以三亚市藤桥河、大茅水为例目录摘要…………………………………………………………………………………2一、前言……………………………………………………………………………2二、基本概况………………………………………………………………………2三、流域概况及地理参数…………………………………………………………21、流域概况……………………………………………………………………22、流域地理参数………………………………………………………………3四、气象……………………………………………………………………………4五、设计洪水分析计算……………………………………………………………51、设计雨量……………………………………………………………………52、计算参数的选取……………………………………………………………73、设计洪峰流量………………………………………………………………9六、设计洪水成果合理性分析与采用……………………………………………111、藤桥东河、藤桥西河、藤桥河原成果合理性分析………………………112、大茅水设计洪水成果合理性分析…………………………………………13七、结束语…………………………………………………………………………13参考文献……………………………………………………………………………132【摘要】近年来，气候变化异常，尤其对于南方地区来说，雨水丰富，经常出现洪水等情况，因此，加强对设计洪水的分析研究，可以很好的做好洪水的预防工作，确保洪水造成的损害降低到最小。本文笔者就结合海南三亚地区的藤桥河、大茅水为例，对该地区的藤桥河、大茅水的设计洪水进行分析研究，从而促进该地区的防洪工作，确保损失降低到最小。【关键词】洪水，设计，海南，气象一、前言三亚市位于海南岛最南端,东邻陵水县,北依保亭县,西毗乐东县,南临南海,是海南省南部政治经济文化中心和交通、通讯枢纽。土地总面积1919.58km2,，是我国唯一的热带滨海风景旅游城市。二、基本概况藤桥河和大茅水是三亚市东部及中部地区较大的两条河流，藤桥河流域位于海南省东部，地跨三亚、陵水和保亭三市县，发源于五指山南麓，流经保亭县的新政、加茂、三亚市的南田农场、海棠湾镇等乡镇和农场，在海棠湾入海，总流域面积709km2，藤桥河分为东、西两河，东河为藤桥河的干流，控制流域面积436km2,西河为藤桥河的支流，在距出海口3.0km处汇入东河,控制流域面积273km2。大茅水流域位于三亚市区东部，发源于田独镇北部山区，由北向南流经甘什岭森岭公园、田独镇等地，于榆林港入海，控制流域面积115km2。受三亚市水务局委托，我院承担藤桥河、大茅水河道治理规划的编制工作，根据规划编制要求，需对两河设计洪水进行分析计算，其中藤桥河设计洪水在2008年3月三亚市水利水电勘测设计院编制《海南省三亚市藤桥西河东岸防洪护堤工程初步设计报告》时采用推理公式法、综合单位线法进行了分析计算，最终推荐采用综合单位线成果。本次对藤桥河及支流藤桥东河、藤桥西河设计洪水成果采用相同方法进行复核；大茅水设计洪水以往未进行过分析，本次重点对大茅水不同断面设计洪水进行了计算，为工程规划编制提供可靠依据。三、流域概况及地理参数1、流域概况三亚市入海的河流10条，分别是宁远河、藤桥河、三亚河、大茅水、龙江3溪、九曲溪、烧旗溪、文昌溪、东河溪、石沟溪。三亚市由于地形地貌原因，河流主要发源于三亚市北部山区，自北向南注入南海，从而自然形成了东、中、西部三个相对独立的水系，即东部的藤桥河，中部的三亚河、大茅水，西部的宁远河。藤桥河是三亚东部地区较大的河流，发源于保亭县昂日岭，从三亚市藤桥港入海。河长56.1km，流域面积709km²。藤桥河分为东、西两河，藤桥东河为藤桥河干流，流域面积436km²，藤桥西河为藤桥河的支流，在距出海口3.0km处汇入东河，流域面积273km²。藤桥河现有水利工程6座，其中水库5座，引水坝1座。藤桥西河上有赤田（中型）、仲田（小1型）、沙牛坡（小1型）3座水库，东河上有新民引水坝，报导水库（小1型）、芒三水库（小1型）。5座水库控制流域面积284.08km2，占流域总面积40%。大茅水位于三亚市区东部，发源于田独镇北部山区，由北向南流经甘什岭森岭公园、田独镇等地，于榆林港入海，控制流域面积115km2，大茅水流域现建有颂和水库（小1型）、三农水库等多座小型水库。藤桥河、大茅水流域现有水库基本情况见表1表1藤桥河、大茅水流域现有水库基本情况表名称所在河流集雨面积（km2)总库容（万m3)赤田水库藤桥西河220.557710沙牛坡水库藤桥西河7.59270仲田水库藤桥西河9.14750芒三水库藤桥东河5.20325报导水库藤桥东河41.6550颂和水库大茅水11.0700藤桥河、大茅水流域示意图分别见附图1、附图2。2、流域地理参数4根据大茅水流域万分之一地形图，勾绘大茅水流域范围及主沟，量算主沟长度、比降，并计算流域特征参数。藤桥河及支流流域参数仍采用原成果。藤桥河、大茅水流域参数见表2。表2藤桥河、大茅水流域地理参数表河名断面流域地理参数备注流域面积（km2）主沟长度（km）主沟比降(‰)特征参数θ=L/J1/3藤桥东河汇合口436.054.35.75303.1原成果藤桥西河汇合口273.032.94.80195.0藤桥河入海口709.056.15.75313.1大茅水断面2（铁路桥）77.519.73.80126.0本次量算断面1（入海口）114.521.33.35142.2四、气象三亚地处低纬度，属热带海洋性季风气候区。具有日照时间长、终年气温高、积热多、无霜冻、雨量充沛而降雨变率大、蒸发量大和干湿季分明等特点。三亚年干燥度1.48，属半干旱地区。根据三亚典型气象站-南滨站多年观测资料统计分析，三亚多年平均气温24.9℃，极端最高气温37.0℃，极端最低气温3.3℃，月最高气温20.2℃。三亚多年年平均日照时间2572.8h，日照率54%。基本风压值0.85kN/m²。全年约80％的降雨量集中在6~10月，东部地区雨水相对充沛，西部地区则干旱少雨。全市多年平均降水量1475.5mm。三亚多年平均水面蒸发量1711.7mm，年平均相对湿度83%，年内差别不明显。三亚多年平均风速2.6m/s，多年平均最大风速20.1m/s，极端最大风速40.0m/s。三亚旱季多为东风或东北风，雨季多为西风或西南风，年平均台风影响次数约3次，最大年台风出现次数为8次。五、设计洪水分析计算藤桥河、大茅水流域内无实测流量资料，亦无中小流域设计洪水计算的经验5公式，故本次设计洪水复核及分析计算均采用广东省水文总站1991年编制的《广东省暴雨径流查算图表使用手册》（以下简称《手册》）给出的推理公式法和综合单位线法，根据流域下垫面条件，选择合适的汇流参数m及单位线滞时m1计算设计洪水，经综合分析，合理选定其中的一种设计洪水成果。考虑藤桥河流域赤田水库流域面积（221km2）较大，占藤桥西河流域面积的81%，占藤桥河流域面积的31%，水库对20年一遇以下洪水无调蓄作用，但对50年及以上洪水有一定的削峰调蓄作用，而其他各小型水库面积相对较小，对洪水调蓄能力有限，根据《手册》洪水计算要求，本次仅考虑赤田水库对藤桥河、藤桥西河50年一遇洪水的影响，不计其他各水库影响。1、设计雨量根据《广东省暴雨径流查算图表》（以下简称《图表》）分区示意图及流域中心位置，藤桥东河、大茅水属于海南岛丘陵XI2区，藤桥西河属于海南岛山区XI3区，均采用海南岛分区设计雨型，点面折减系数采用暴雨高值区点面折减系数（α）～历时（t）～（流域面积）F关系。（1）设计点暴雨根据1991年广东省水文总站编制的《广东省水文图集》（以下简称《图集》）查出不同历时暴雨参数tH、vC，取vsCC5.3，根据皮尔逊III型曲线Kp表查出Ktp，并按公式tpttpKHH计算点暴雨量tpH，见表2~表5。（2）设计面暴雨根据流域面积查暴雨高区点面折减系数（α）～历时（t）～（流域面积）F关系图得出αt，并按ttptpaHH面计算面暴雨量面tpH，见表3~表6。表3藤桥东河设计暴雨成果表（雨量单位mm，下同）历时原成果本次复核均值tHCvαt设计面暴雨均值tHCvαt设计面暴雨P=5%P=2%P=5%P=2%1小时550.30.6556.064.2550.30.70760.968.866小时1100.450.711471761100.450.76515818924小时1700.480.8132693251700.480.85528334172小时2200.450.8483514202200.450.88364435表4藤桥西河设计暴雨成果表历时原成果本次复核均值tHCvαt设计面暴雨均值tHCvαt设计面暴雨P=5%P=2%P=5%P=2%1小时550.30.70560.769.6530.300.75362.570.66小时1100.450.7741601921050.450.81016019124小时1700.480.8562833421650.480.88528434372小时2200.450.8803644362100.450.907358428表5藤桥河设计暴雨成果表历时原成果本次复核均值tHCvαt设计面暴雨均值tHCvαt设计面暴雨P=5%P=2%P=5%P=2%1小时550.3540.300.64854.861.96小时1100.451080.450.71014417224小1700.481680.480.8182673237时72小时2200.452150.450.848343410表6大茅水设计暴雨成果表历时断面1（入海口）断面2（铁路桥）均值tHCvαt设计面暴雨均值tHCvαt设计面暴雨P=5%P=2%P=5%P=2%1小时510.320.82667.777.1510.320.86370.780.56小时1020.450.8811692021020.450.91017520924小时1630.490.9383013641630.490.95530637172小时2060.470.9493774542060.470.9643834612.计算参数的选取（1）设计雨型产流计算雨型采用海南岛分区最大24小时和最大3天的设计雨型，见表7。表7海南岛最大24小时和最大3天的设计雨型项目24小时雨型时段分配最大24小时雨型时段123456789101112131415161718192021222324占H6%12.912.915.120.921.416.8占（H24-H6）%2.94.33.13.34.34.55.65.47.410.210.210.79.24.95.42.83.12.78最大3天雨型项目3天雨型时段分配时段123456789101112占H6%100占（H24-H6）%22.449.528.1占（H3d-H24）%9.76.814.414.430.911.54.47.9（2）产流参数f、f3d根据《手册》“广东省分区产流参数表”中海南山丘区集水面积与平均后损率f和3天平均损失率f3d关系（F100km2时，f=4.3mm/h，f3d=2.9mm/h,F100km2时，f=5.0mm/h，f3d=2.9mm/h）由各河流流域面积查得相应f、f3d，见表8。表8各河产流参数成果表河名产流参数f（mm/h）f3d（mm/h）藤桥东河4.32.9藤桥西河4.32.9藤桥河4.32.9大茅水断面2（铁路桥）5.02.9断面1（入海口）4.32.9注：原成果计算报告中f、f3d值均未列出（3）汇流参数m、m1分别根据《手册》中“推理公式法（1998年修订）汇流参数m~θ关系图”和“广东省综合单位线滞时m1~θ关系图”及流域特征参数θ查得各河汇流参数。其中藤桥东河、大茅水m1采用“广东省综合单位线滞时m1~θ关系图”中D线(海南丘陵)查算，藤桥西河采用E线（海南山区）查算，为进行成果的比较分