水文巴铃河.docx

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水文巴铃河

2水文

2.1流域概况

麻沙河是北盘江右岸的一级支流，位于东经104°54′～105°34′，北纬25°15′～25°47′之间，发源于兴仁县新龙场镇三道沟（东经105°01′，北纬25°27′，河源高程1580m），全流域面积1499km2，河流全长95.5km，总落差1117m，平均坡降7.8‰。

麻沙河发源于兴仁县新龙场镇三道沟（东经105°01′，北纬25°27′，河源高程1580m），东流8km，在新龙场东入伏流数公里于下河边流出，与陈家寨支流汇合，流至潘家庄粑铺称南冲河，至纯寨段称大桥河，至下屯桥以下称屯桥河，至民建乡沙锅寨段称泥浆河，于海马孔入洞伏流2.5km，在三块田豹子洞出流，于高晏墙伏流穿山，于天生桥电站（即岔普村）上游数百米流出称岔普河，北流至新寨河口后沿兴仁、晴隆县界北流称波秧河，于南俄河汇流后转东北流称麻沙河，于猫猫冲（东经105°05′，北纬25°47′，高程534m）汇入北盘江。

兴仁县巴铃河治理工程位于兴仁县城东部，巴铃镇境内，为城镇中的河流集蓄水面，建设四个蓄水坝段。

所在河流为珠江流域北盘江水系的一、二级支流，一级支流为麻沙河，巴铃河为二级支流。

巴铃河发源于上咔嘎寨坡顶（东经105°22′16″，北纬25°25′19″，高程1697.00m），北流11.98km，流经荒田、杨家其、向家其、高家塘、牛市场到巴铃。

东面从卡子分水岭到小平寨，在小平寨积水下伏，由地下汇入巴铃河。

巴铃河流经绿荫河、白岩到软口河，在高堰墙汇入麻沙河。

流域内洼地和伏流面积较大，森林覆盖率高，达到40%以上。

采用1/10000地形图量算各小河流域特征值：

治理段巴铃河由上咔嘎寨～巴铃长11980m，治理段起点以上集雨面积77.38km2，主河道河长11.98km，比降37.5‰，经计算f=F/L2=0.539，θ=12.1

本地区地貌以残坡丘地地貌为主，部分为侵蚀地貌，南部区域出露地层为T3Ls，属南部龙头山地区（兴仁向斜）为灰、绿灰色薄至中厚层粘土层夹岩屑石英砂岩等组成的不等厚韵律互层。

巴铃河流域上游植被较好，森林覆盖率40.5％以上。

流域内土壤类型为山地黄棕壤、黄壤、石灰土、紫色土、水稻土、草灰土和草作土等，树木种类较多，主要植物有松、杉、柏、楸、樟等。

为喀斯特岩溶山区，山高坡陡。

2.2气象

项目区地处亚热带温暖湿润的季风气候区，具有高原性、季风性、湿润性的气候特点，冬无严寒，夏无酷暑，雨量充沛。

光、热、水同季，适合各种农作物的生长。

据流域内的兴仁气象站多年观测资料分析，年平均气温15.2℃，最冷月（一月）平均气温5.1℃，最热月（七月）平均气温22.1℃，极端最高气温38.7℃（1953年5月30日），极端最低气温-7.8℃（1958年2月14日），年平均无霜期285.2天，年平均日照时数988.9h。

最大月日照时数178.4h，发生在8月，最小月日照数88.2h，发生在一月。

兴仁气象站多年平均降雨量1349.4mm，实测最大一日降雨量185.2mm（1999年9月14日）。

一般五月中下旬即进入雨季，降水量集中在5～10月，占年总量的75.5%，为湿季；11月至次年4月降水量仅占全年总量的15.7%，为干季。

暴雨主要集中在5～9月，P≥0.1mm的降雨日数191.051天；P≥50mm的暴雨日数为3.9天，多年平均水面蒸发量1354.8mm，年平均相对湿度80%，最小月相对湿度为5%，年平均风速为1.9m/s，最大风速为19m/s（1987年3月12日），全年以E风为多，夏季盛行S风，冬季盛行EN风。

多年平均大风日数12.9天，雾日数20.5天，冰雹日数2.84天，雷暴日数77.5天。

区域内是冬春干燥，夏季湿润的西南季风区，降水较丰沛，但季风进退时间不一，控制时间长短不同，山区地形变化大，影响降水量在地区上的分布和时间上的分配，因此区域内有时暴雨频繁，有时连睛少雨，呈现出山区插花性水旱交替的特点．主要灾害性气候有春旱、伏旱、涝灾、雹灾、倒春寒等。

2.3水文基本资料

治理河段设计流域内无实测水文、降雨资料，邻近地区有巴铃水文站、下山雨量站、天生桥水文站、兴仁气象站。

多年平均降雨相差不大，但下山雨量站及天生桥水文站、巴铃水文站由于建站时间短，水文系列短，且都有缺编现象，不能作为水文参证站。

因此，其径流资料仅供分析比较用。

兴仁气象站为国家基本气象站，采用自记结合人工观测方法，汛期进行四段制、八段制观测，枯季采用二段制观测，降水资料能够从降水变化趋势上反映流域降水特性。

兴仁气象站于1942年11月设站观测至今，1953年前资料残缺不全，1953年以来，历年逐月资料完整，由于兴仁气象站位于设计流域内，因此选择兴仁气象站作为水文分析计算的参证站，使用资料序列为1953～2013年共61年，并结合《贵州省暴雨洪水计算手册》相关等值线图综合确定流域暴雨统计参数。

兴仁县气象站与设计流域相距较近，且下垫面、降雨等影响径流的条件基本一致，因此选兴仁县气象站作为本工程的水文主要参证站。

2.4洪水

2.4.1暴雨与洪水特性

设计流域地处贵州省暴雨高值区边缘地带，暴雨相对较大，5月份进入汛期，10月份结束，年最大一日降水量主要发生在5～8月。

暴雨天气系统主要是冷锋、低槽和两高切变。

最大一日降水量均值为90mm，实测最大一日降雨量185.2mm（1999年9月14日）。

设计流域为典型的山区雨源型河流，洪水均由暴雨形成，具有陡涨陡落，峰量集中、涨峰历时短等山区性河流的特性。

巴铃河流域岩溶发育，洼地分布广泛，本次治理巴铃河上游段伏流区集水面积24.6km2。

占治理段以上集水面积的31.8%，由于岩溶通道过水能力很小，洼地对洪水的滞洪蓄作用非常大，洪峰流量很小，洪水消退时间相对较长，一般在2天以上，并且还有消溶作用。

2.4.2设计暴雨

统计兴仁气象站1953～2008年共55年最大一日降雨资料，并采用P-Ⅲ曲线进行适线，得其最大一日降水量均值为90mm，Cv=0.45，Cs=3.5Cv，兴仁气象站最大一日降雨频率图见下图。

将最大一日降雨换算成最大24h暴雨：

H24h=1.12*H1日，计算得年最大24小时降雨量均值为100.8mm，查《贵州省暴雨洪水计算手册》上“贵州省最大24h暴雨等值线图”及“贵州省最大24h暴雨变差系数等值线图”，设计流域年最大24h暴雨均值为95mm左右，变差系数在0.45左右，由于等值线图所采用的资料序列是2000年之前，而本次计算的暴雨序列是1953～2008年，序列比等值线长，本次河道治理工程距离兴仁气象站较近，因此可以直接采用气象站实测最大一日暴雨资料作为流域的暴雨资料，即最大24小时降雨量均值为100.8mm，暴雨变差系数Cv结合暴雨的区域分布规律，取Cv=0.45，Cs=3.5Cv。

由于本次设计未收集到兴仁气象站最大1h暴雨资料，结合《贵州省暴雨洪水计算实用手册》上“贵州省年最大1h暴雨均值等值线图”以及“贵州省年最大1h暴雨变差系数等值线图”，确定流域最大1h暴雨统计参数为H1h=45mm，Cv=0.40，Cs/CV=3.5。

根据最大24h、1h暴雨统计参数，计算不同频率下设计暴雨成果，见下表。

表2-2流域最大24小时降雨量成果表

P（%）

0.033

0.5

1

2

3.33

5

10

20

50

模比系数Kp

2.95

2.79

2.52

2.242

2.044

1.88

1.50

1.31

0.89

H24pH24p（mm）

297

281

254

225

205

190

151

132

89.7

表2-3流域最大1小时降雨量成果表

P（%）

0.033

0.5

1

2

3.33

5

10

20

50

模比系数Kp

2.55

2.53

2.31

2.08

1.91

1.78

1.53

1.28

0.91

H1p（mm）

120

114

104

93.7

85.1

79.9

59.1

57.7

40.95

2.4.3历史洪水

巴铃河流域1963年4月设巴铃雨量站，该站位于贵州省兴仁县巴铃镇，地理坐标为东经105°22′，北纬25°29′，已具有长期的降水观测资料，观测规范，资料可靠，可供使用。

1982年12月在巴铃雨量站所在位置设巴铃水文站，集水面积77.38km2（占巴铃河流域集水面积的49.9%），观测项目有降水、水位、流量，本次收集到47年实测降水量资料，和27年实测流量资料。

巴铃河属典型的山区雨源型河流，岩溶发育一般，植被覆盖率一般，系省内雨量较丰沛地区之一，流域多年平均降水量1292mm，全流域多年平均径流量为8305万m3。

径流由降水补给，径流特性与降水特性基本一致，洪枯悬殊，径流年内分配不均，巴铃站断面多年平均径流量为3594万m3，多年平均流量为1.14m3/s。

径流的年际变化较大，最丰水年（1995年）年平均流量0.827m3/s，最枯水年（1989年）年平均流量0.170m3/s，丰、枯比值为4.9倍。

径流的年内分配不均匀，汛期5月～10月占了全年径流量的89.0%，最大3个月（6月～8月）占61.2%，以6、7月最为集中，径流量占全年的43.3%；最小月径流的是1月，该月径流量仅占全年径流量的1.0%，最枯3个月（12月～2月）占3.3%。

巴铃河流域位于贵州省西南暴雨区，一般5月份进入雨季，9月份结束，年最大一日暴雨主要发生在6月～8月，流域雨季水汽主要来源于印度洋孟加拉湾，形成暴雨的天气系统主要是冷峰、低槽和两高切变。

统计巴铃站1965年～1984年的观测资料，有13年的年最大一日降水量超过80mm，有4年的年最大一日降水量超过100mm，其中最大的一次发生在1980年7月3日，降水量为121.2mm，在6月～7月出现最大一日降水量的机率为70.0%，大暴雨以6、7两月发生机会多、雨强大，其中6月份出现的机率为45.0%，在各月最大一日降雨发生的次数及机率见表2-11。

表2-11各月最大一日降雨发生次数统计表

月份

5月

6月

7月

8月

9月

总数

次数

1

9

5

3

2

20

机率

5%

45%

25%

15%

10%

100%

巴铃河属典型的山区雨源型河流，洪水主要由流域内的降雨产生，随着每年雨季的进入，巴铃河也随着进入汛期，巴铃河无水库调节洪水，地区岩溶发育一般，地区植被较差。

汛期洪水洪峰流量历时短，洪量大，具有暴涨暴落的特点。

洪水涨峰历时一般为1h~3h，一次洪水总历时在2d以内，洪水过程一般为单峰型，洪水发生概率与暴雨一致，一般在每年的5月~9月，并以6、7月发生洪水的机率为最大。

巴铃河流域1982年12月设巴铃水文站，本次收集到1983年～2009年共27年的洪峰流量系列，实测洪水观测系列较短且实测洪峰系列由中小洪水组成，其中实测最大1场洪水1995年7月洪水，洪峰流量为133m3/s（相当于巴铃站按雨洪法推算的设计洪水成果中的5年一遇设计频率洪水）

2.4.5设计洪水

巴铃河治理段以上集雨面积77.38km其洪水计算可采用《贵州省暴雨洪水计算实用手册》修订公式（贵州省水力发电》，1995年）进行分析计算。

本次设计洪水计算采用的计算公式为：

（25km2≤F＜300km2，θ＜30）

式中：

Qp—设计洪峰流量，以m3/s计

r—汇流系数0.056

f—流域形状系数，f=F/L2

J、L—主河道坡降、河长，河长以km计

F—流域面积，以km2计

C—洪峰径流系数0.814～0.583

Hp—设计暴雨，即最大24小时暴雨量，以mm计。

θ—流域的几何特征值，θ=L/J1/3/F1/4

根据1/万地形图结合实地踏勘，巴铃河明流区以上流域内，部分岩溶，植被较好，本阶段汇流系数黔中地区，r取值为0.056，径流系数取0.888～0.583（P=0.1%～20%），暴雨衰减指数n3=0.80，Δn3为Ⅵ区坝址设计洪水成果见表2-15。

表2-15巴铃河设计洪水成果表

断面

名称

项目

各频率设计值

1%

2%

3.33%

5%

10%

20%

地表明流区

设计洪峰流量QP（m3/s）

409

344

298

263

200

144

设计洪量WP（万m3）

1391

1199

1057

942

744

539

表2-17

巴铃河治理:

巴铃河治理设计洪水过程线成果表

┌───┬───┬───────────────────────────────┐

││时间│某频率的设计流量（m^3/s）│

│序号│t（h）├───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┤

│││0.1%│0.2%│0.5%│1%│2%│5%│10%│20%│

├───┼───┼───┼───┼───┼───┼───┼───┼───┼───┤

│1│0│0│0│0│0│0│0│0│0│

│2│1│50.8│43.8│34.5│28.3│22.3│15.3│10.5│6.79│

│3│2│294│249│189│150│113│71.8│43.9│24.6│

│4│3│629│564│473│335│261│177│118│71.2│

│5│4│598│540│459│409│344│263│200│122│

│6│5│524│476│411│362│313│247│194│144│

│7│6│453│414│362│320│278│220│177│133│

│8│7│367│341│305│274│242│195│159│120│

│9│8│298│274│243│221│198│165│137│105│

│10│9│255│234│208│186│165│134│112│86.4│

│11│10│225│206│182│162│143│116│95.6│72.1│

│12│11│197│181│161│144│127│103│83.8│62.6│

│13│12│175│161│142│128│113│91.8│75.1│55.9│

│14│13│156│144│128│114│101│81.6│66.7│49.7│

│15│14│140│129│115│103│90.7│73.7│60.1│44.4│

│16│15│125│115│103│92.6│82│66.5│54.2│40│

│17│16│113│104│92.9│83.5│74│60.4│49.3│36.2│

│18│17│102│94.2│84.2│75.8│67.1│54.5│44.4│32.6│

│19│18│92.6│85.1│75.9│68.6│61.1│49.8│40.5│29.7│

│20│19│85.5│78.5│69.5│62.4│55.3│45.3│36.9│27│

│21│20│78.6│72.3│64.2│57.5│50.7│41.1│33.5│24.5│

│22│21│71.9│66.3│59│52.9│46.8│37.9│30.7│22.4│

│23│22│65.4│60.3│53.8│48.5│43│34.9│28.3│20.7│

│24│23│60.3│55.3│48.9│44.1│39.2│32│26│18.9│

│25│24│56│51.2│45.2│40.4│35.7│29.1│23.7│17.2│

│26│25│51.7│47.3│41.7│37.2│32.7│26.4│21.5│15.7│

│27│26│47.4│43.3│38.3│34.2│30│24.2│19.7│14.3│

│28│27│43.1│39.4│34.8│31.1│27.4│22.1│17.9│13.1│

│29│28│38.8│35.5│31.4│28.1│24.7│20│16.2│11.8│

│30│29│34.5│31.6│28│25│22│17.8│14.5│10.6│

│31│30│30.9│28.1│24.6│22│19.4│15.7│12.8│9.34│

│32│31│28.5│25.8│22.4│19.8│17.1│13.6│11│8.09│

│33│32│26.1│23.6│20.5│18.1│15.7│12.4│9.98│7.29│

│34│33│23.7│21.5│18.7│16.4│14.2│11.3│9.07│6.63│

│35│34│21.3│19.3│16.8│14.8│12.8│10.1│8.16│5.96│

│36│35│19│17.2│14.9│13.2│11.4│9│7.26│5.3│

│37│36│16.6│15│13.1│11.5│9.97│7.87│6.35│4.64│

│38│37│14.2│12.9│11.2│9.86│8.54│6.75│5.44│3.98│

│39│38│11.8│10.7│9.33│8.22│7.12│5.62│4.53│3.31│

│40│39│9.48│8.58│7.46│6.57│5.69│4.5│3.63│2.65│

│41│40│7.11│6.44│5.6│4.93│4.27│3.37│2.72│1.99│

│42│41│4.73│4.29│3.73│3.28│2.84│2.25│1.81│1.32│

│43│42│2.36│2.14│1.86│1.64│1.42│1.12│0.904│0.661│

├───┴───┼───┼───┼───┼───┼───┼───┼───┼───┤

│Wsj（万m^3）│2017│1830│1581│1391│1199│942│744│539│

│Wgcx（万m^3）│2031│1847│1603│1393│1199│943│746│538│

└───────┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┘

2.4.5设计洪水成果合理性分析

本次设计洪水采用“雨洪法”计算，设计流域最大一日降雨量参数根据兴仁气象站实测资料结合《贵州省暴雨洪水计算实用手册》相关等值线图确定，计算采用的参数与《贵州省暴雨洪水计算实用手册》中的相关等值线图基本一致，取值合理。

根据历史洪水调查成果，1995年洪水重现期为5年一遇。

巴铃河段调查推算终点洪峰流量为133m3/s。

巴铃河段5年一遇设计洪峰流量为144m3/s，比1995年洪峰流量大8.27%，本次设计洪水比历史洪水调查略大，由于巴铃河上游东面区为洼地区，对洪水存在一定的滞蓄作用，所以产生推算洪峰流量偏大。

根据分析，本次设计计算洪水中的参数取值合理，洪水成果按汇流相同历时相加值（错峰叠加）计算合理。

按城镇保护标准（20年一遇，P=5％）进行设计，采用计算洪水量作为设计依据。

洪水成果符合流域的暴雨特性和流域特征，洪水成果基本合理。

2.4.5施工洪水

巴铃河流域1963年4月设巴铃雨量站，具有长期的实测降水系列，1982年设巴铃水文站，具有28年的洪峰流量系列，实测洪水观测系列较短且实测洪峰系列由中小洪水组成，系列代表性较差，从安全角度考虑，分期设计洪水是以巴铃雨量站实测降水系列，排频得到各坝址的分期24h设计点雨量，分期洪水计算方法与坝址年设计洪水相同，采用《贵州省暴雨洪水计算手册（修订本）》中的有关公式进行计算。

巴铃河流域一般5月份进入汛期，10月份结束，11月～次年4月为枯季。

结合施工要求和洪水季节变化规律确定洪水分期，计算10月～3月、10月～4月、11月～3月、11月～4月四个分期设计洪水，坝址分期洪水计算成果见表2-10。

表2-10巴铃河分期设计洪水成果表

控制面积

暴雨统计参数

各频率暴雨设计值（mm）

各频率洪水设计值

（m3/s）

分期

—H24h（mm）

Cv

Cs/Cv

5%

10%

20%

5%

10%

20%

（77.38km2）

10～3月

38.5

0.5

3.5

64.3

56.6

48.3

108.59

83.45

59.61

10～4月

43.5

0.5

3.5

86.5

72.3

57.7

131.35

100.57

71.31

11～3月

23.8

0.5

3.5

39.7

35.0

29.9

52.67

51.37

37.28

11～4月

38.0

0.5

3.5

75.5

63.1

50.4

106.21

81.72

58.31

2.6泥沙

流域内泥沙主要来源于水土流失，每年雨季即是河流产沙季节，一般来说，每年第一、二次暴雨洪水或久旱后的暴雨洪水含沙量较大。

从对工程位置及流域的现场查勘情况看，由于流域植被条件一般，人类活动对水土流失的影响较大，河流悬移质含沙量较为严重，往往一场较大洪水对植被较差山体冲刷或形成泥沙流，河水呈泥浆水样。

本流域无实测泥沙资料，本次地表泥沙参数主要结合《贵州省地表水资源》及其附图和实地踏勘选定，取多年平均悬移质输沙模数为900t/km2，并考虑30%的推移质，则地表输沙模数为1170t/km2，则巴铃河多年平均输沙量分别为9.06万t；泥沙容重取1.3t/m3，泥沙沉积率取0.8。

2.5设计断面水位流量关系

根据治理的范围，河道的汇流特点和分支，巴铃河段的水位特征断选择在治理河坝段的断面，治理段河道比降采用实测治理段河道比降。

分别为第一坝段河道平均比降为4.6‰；第二坝段河道平均比降为8.4‰；第三坝段河道平均比降为4‰。

经实地踏勘，治理段天然河道内有砂砾石、卵石，两岸主要为杂草和树木，形状不规整。

糙率在治理前取0.0455～0.0。

结合本次治理河段的实际情况，并结合历史洪水洪痕点高程及流量推测，反推河道糙率，最后综合糙率取值为n=0.045。

根据我单位实测的河道纵横断面图，以曼宁公式来推求控制断面水位流量关系，计算时，比降采用河段实测比降，结合测时水面线成果，用伯努利方程计算得到独脚河控制断面的水位流量关系计算成果表及关系：

表2-37巴铃河第一坝段Q-Z关系曲线计算成果表

巴铃河段1水位--流量曲线

河道治理前

序号

水位Ｚ（m）

流量Q（m3/s）

备注

1

1248.16

0

1、n=0.05

2

1249.16

13.141

2、J=