洛 (阳) 湛 (江) 线DYK530+800~DYK537+000段在广西北流市圭江 (北流河) 左岸与河流逆向行进, 段内岭脚村特大桥、沙浪特大桥、民乐河特大桥分别跨越黄泥河、山围河、民乐河三条河流, 山围河、民乐河汇合后又称高车河, 黄泥河、高车河均汇入圭江 (见图1) , 受圭江倒灌影响, 因此进行圭江沿江水文工点水文分析及计算, 推算出各河流汇入圭江河口处的设计洪水位, 用于推算以上3座桥梁的倒灌水位。
1 流域概况
北流河位于广西东南部, 是珠江流域西江水系的一条一级支流, 在容县县城以上称为北流河, 下游称绣江, 北流市境内河段称为圭江。圭江是北流市境内最大的河流, 流域控制集雨面积1646.9km2。
山围河、民乐河均为圭江的主要支流。山围河发源于大容山的蔡扇岭, 流域面积为79.6km2, 在大里村汇入高车河;民乐河发源于大容山的望军山, 至出口流域面积261.3km2, 在大里村与山围河汇合后又称高车河。高车河在北流市民安镇大车堡村自左侧汇入圭江。
本工点上游约10.5km有北流圭江水利枢纽, 控制集雨面积1108km2, 上游约43km有圭江石碗嘴水文站, 控制集雨面积273km2;下游约27km有绣江容县水文站, 控制集雨面积2831km2。本工点Ⅰ-Ⅰ水文断面控制集雨面积为1444.15km2。
2 水文勘测及分析计算
2.1 形态勘测法
本次水文勘测沿圭江大车堡村附近河段调查到1985、1995年两个年代洪水位共27个, 其中1985年洪水位点19个, 1995年洪水位点8个。当地居民对1985年洪水印象深刻, 且多处调查点均留有明显水印或刻记, 因此1985年洪水位是较可靠的。沿河段共实测一个水文断面 (Ⅰ-Ⅰ) , 沿河段共测量水面坡2.1km。
根据被调查者的年纪及洪水发生年代, 在本工点河段, 确定1985年洪水相当于50年一遇, 1995年洪水相当于20年一遇。利用可靠洪水位点及实测水面高程计算历史洪水及测时水面坡:
根据以上水面坡进行水文三要素计算。Ⅰ-Ⅰ水文断面位于高车河河口下游325m、黄泥河河口下游85m, 按已计算的相应历史洪水坡度推算得Ⅰ-Ⅰ水文断面各年代洪水位高程为:
取边滩糙率1/n=12、主槽糙率1/n=31, 分别采用相应历史洪水水面坡计算得Ⅰ-Ⅰ水文断面处两个洪水年代的相应流量为:
如前所述, 各年代洪水重现期为T1985=50年, T1995=20年。
由Q50/Q20=Q1985/Q1995=1.19查《桥渡水文》附表6—10得:CV=0.43。
与圭江水利枢纽Cv=0.45及容县水文站Cv=0.5值较吻合, 取CV=0.5。
由CV=0.5, T1=300, T2=50查《桥渡水文》附表6—11表得:XT1/T2=1.32。
由CV=0.5, T1=100, T2=50查《桥渡水文》附表6—11表得:XT1/T2=1.14。
根据Q0.333%=4222.28m3/s、Q1%=3646.52m3/s、Q2%=3198.70m3/s在点绘出的H~Q、H~V曲线求得Ⅰ-Ⅰ水文断面三要素为:
2.2 流域面积比拟法
(1) 圭江水利枢纽设计流量推算。
本工点上游有圭江水利枢纽, 控制集雨面积1108km2, 广西玉林市水电勘测设计院在其设计成果资料《广西北流市城区防洪排涝规划报告》中采用了三种方法来推算圭江水利枢纽坝址的设计流量。
(1) 根据水文站或雨量站的最大24小时雨量推算。
根据本流域附近的五个水文站或雨量站 (石碗嘴水文站、容县水文站、北流市气象站及分水水库雨量站) 的最大24小时雨量, 求得流域平均设计面雨量来计算各设计频率流量, 结果如表1。
(2) 以石碗嘴水文站观测系列资料推算。
以石碗嘴水文站1966至1990年观测系列资料为参证, 以石碗嘴水文站和圭江水利枢纽坝址之间集雨面积比之n (n=0.65) 次方来推求圭江水利枢纽坝址处的各设计频率设计流量, 结果如表2。
(3) 考虑历史大洪水资料推算。
在以上第2种方法的基础上加入历史洪水资料, 在1915至1990年共N=76年中有1915年第一大历史洪水, 并将1981年第二大洪水抽出来作为历史洪水, 来推求圭江水利枢纽坝址处各设计频率流量, 结果如表3。
经比较可以看出, 以上三种方法计算的设计洪流量结果相差不大, 可以互为印证, 说明所用的计算资料可靠, 采用的计算方法正确, 成果合理。本次水文分析, 利用容县水文站1952至1998年共47年洪峰流量观测资料, 抽出其中的1995年, 加上1856、1915两年调查历史洪水洪峰流量作为特大洪水, 其余观测资料作为一般洪水, 形成不连续系列进行分析得容县水文站Cv=0.50, Cs=3.5Cv, 与以上3种方法分析的Cv、Cs相一致, 因此圭江水利枢纽坝址至容县水文站河段可采用Cv=0.50, Cs=3.5Cv。圭江水利枢纽坝址处各频率设计流量采用如表4。
(2) Ⅰ-Ⅰ水文断面设计流量推算。
利用以上圭江水利枢纽坝址处设计流量按流域面积比拟法推算本工点Ⅰ-Ⅰ水文断面各频率设计流量, 结果如表5。
3 计算成果分析
Ⅰ-Ⅰ水文断面控制汇水面积F=1444.15km2, 上游10.5km圭江水利枢纽坝址控制汇水面积F=1108km2, 坝址至Ⅰ-Ⅰ水文断面间汇水面积△F=336.15km2, 占Ⅰ-Ⅰ水文断面控制汇水面积的23.3%, 利用Ⅰ-Ⅰ水文断面形态勘测法流量计算结果与流域面积比拟法结果相比较, 结果如表6。
从表6可以看出:形态勘测法与流域面积比拟法计算结果相差不大。另外, 形态勘测法计算得Cv=0.43, 与圭江水利枢纽坝址Cv=0.45及容县水文站Cv=0.5较接近, 说明本次形态勘测法计算结果是合理的。
4 圭江黄泥河河口、高车河河口设计水位计算
黄泥河汇入圭江河口位于圭江Ⅰ-Ⅰ水文断面上游85m, 利用圭江Ⅰ-Ⅰ水文断面设计水位H0.333%=88.24m、H1%=87.37m、H2%=86.64m及1985年洪水坡度i1985=0.0007289推算圭江黄泥河河口处的设计水位, 即:
高车河汇入圭江河口位于圭江Ⅰ-Ⅰ水文断面上游325m, 利用圭江Ⅰ-Ⅰ水文断面设计水位H0.3 3 3%=8 8.2 4 m、H1%=8 7.3 7 m、H2%=86.64m及1985年洪水坡度i1985=0.0007289推算圭江高车河河口处的设计水位, 即:
圭江黄泥河河口、高车河河口采用设计水位汇总如表7。
5 结语
在水文分析工作中应该严格按照规范要求, 详细可靠地收集水文资料, 结合现场调查的实际情况, 进行认真的分析整理, 反复核实。采用的水文成果应与收集到的其它水文成果进行比较, 起到验证的作用。
摘要：该文介绍了洛湛线圭江沿江段黄泥河河口、高车河河口设计洪水位的分析计算过程, 可供类似工程参考。
关键词：洛湛线,圭江,沿江水文
参考文献
[1] 铁道部第三勘测设计院.铁路工程设计技术手册——桥渡水文[M].中国铁道出版社, 1993.
[2] TB 10017-1999, 铁路工程水文勘测设计规范.中国铁道出版社, 1999.
[3] 广西玉林市水电勘测设计院, 广西北流市城区防洪排涝规划报告.