珠江流域主要水文站设计洪水、设计潮位及水位~流量关系.doc

【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流珠江流域主要水文站设计洪水、设计潮位及水位流量关系.精品文档.2.1 流域暴雨洪水特性    2.1.1 暴雨特性    珠江流域地处我国南部低纬度地带，多属亚热带季风区气候，水汽丰沛，暴雨频繁。由于流域广阔，东部与西部、南部与北部以及上、下游之间的地面高程差异较大，地形、地貌变化复杂，气候及降雨、暴雨量级的差异和沿程变化极为明显。    1）暴雨时程分布    流域暴雨主要由地面冷锋或静止锋、高空切变线、低涡和热带气旋等天气系统形成，强度大、次数多、历时长。暴雨多出现在4月10月（约占全年暴雨次数的58.0%），大暴雨或特大暴雨也多出现在此期间。一次流域性的暴雨过程一般历时7天左右，而雨量主要集中在3天，3天雨量占7天雨量的80%85%、暴雨中心地区可达90%。    2）暴雨空间分布    暴雨空间分布差别明显，雨量通常由东向西递减，一般山地降水多，平原河谷降水少，降水高值区多分布在较大山脉的迎风坡。一年中日雨量在50mm以上的天数，东江、北江中下游平均为9天13天，桂北和桂南为4天8天，滇、黔为2天5天，滇东南为1天2天。    3）暴雨强度    暴雨强度的地区分布一般是沿海大、内陆小，东部大、西部小。由于特定的自然环境和地形条件，流域暴雨的强度、历时皆居于全国各大流域的前列。绝大部分地区的24小时暴雨极值都在200mm以上，暴雨高值区最大24小时雨量可达600mm以上，最大3天降雨量可超过1000mm。如柳江“96.7”大暴雨，其中心最大24小时降雨量达779mm（再老站），最大3天降雨量达1336mm。    2.1.2 洪水特性    流域洪水由暴雨形成，按其影响范围的不同，可分为流域性洪水和地区性洪水。流域性洪水主要由大面积、连续的暴雨形成，洪水量级及影响区域较大，如珠江流域的1915年洪水和1994年洪水等。地区性洪水由局部性暴雨形成，暴雨持续时间短，笼罩面积较小，相应洪水具有峰高、历时短的特点，破坏性较大，但影响范围相对较小，如1988年8月的柳江洪水、1982年5月的北江洪水等。流域洪水的出现时间与暴雨一致，多集中在4月10月，根据形成暴雨洪水的天气系统的差异，可将洪水期分为前汛期（4月7月）和后汛期（7月底10月）。前汛期暴雨多为锋面雨，洪水峰高、量大、历时长，流域性洪水及洪水灾害一般发生在前汛期。后汛期暴雨多由热带气旋造成，洪水相对集中，来势迅猛，峰高而量相对较小。    由于暴雨历时长、强度大、范围广，流域水系发达，上中游地区多山丘，洪水汇流速度快，易于同时汇集到干流，加之缺少湖泊调蓄，中下游及三角洲洪水具有峰高、量大、历时长的特点，局部地区易形成山洪、泥石流。    1）西江洪水    西江为珠江的主流，思贤滘以上的流域面积为35.31万km2，占珠江流域总面积的77.8%。西江水系支流众多，源远流长，水量充沛，较大洪水多发生在5月8月。根据干流武宣、梧州站实测洪水发生时间及量级变化情况，一般可将7月底8月初作为前、后汛期洪水的分界点，年最大洪水多发生在前汛期，其发生机率分别占武宣、梧州站年最大洪水发生机率的82.0%、77.5%，尤以6、7月洪水最盛，分别占到72.1%、69.0%；后汛期洪水一般发生在8月10月（个别年份11月也有洪水发生），尤以8月发生洪水最多，分别占武宣站和梧州站后汛期洪水的75.4%、71.9%。由于流域面积较大，各地区的气候条件存在一定的差异，干、支流洪水的发生时间有从东北向西南逐步推迟的趋势。较大洪水往往由几场连续暴雨形成，具有峰高、量大、历时长的特点，洪水过程以多峰型为主，下游控制断面梧州水文站的多峰型洪水过程约占80%以上。一次较大的洪水过程一般历时30天40天，年最大场洪水的洪量平均值一般占年径流量的27%，最高可达48%。    西江洪水主要来源于中上游的黔江以上，梧州站年最大30天洪量的平均组成情况为：干流武宣站占64.2%，郁江贵港站占21.5%，桂江马江站占6.9%，武宣至梧州区间占7.4%。形成西江较大洪水的干、支流洪水遭遇情况大致有三种：一是红水河洪水与柳江洪水遭遇；二是黔江洪水与郁江洪水，浔江洪水与桂江洪水遭遇；三是黔江一般洪水与郁江、桂江和武宣梧州区间较大洪水遭遇。西江防洪控制断面梧州站历年实测最大洪峰流量为53900 m3/s（2005年6月），调查历史洪水最大洪峰流量为54500 m3s（1915年7月）。近年来，西江水系的郁江、浔江及西江干流沿岸的部分河段进行了较大规模的堤防建设，减轻了一般洪水对沿江两岸的威胁，同时也改变了河道原来的洪水汇流特性，使得河道对洪水的槽蓄能力减弱，洪水归槽作用明显。    2）北江洪水    北江是珠江流域的第二大水系，思贤滘以上的流域面积为4.67万km2，占珠江流域总面积的10.3%。北江的较大洪水主要发生在5月7月，峰高量较小，历时相对较短，暴涨暴落，水位变幅较大，具有山区性河流的特点。洪水过程以单峰和双峰为多，多峰型过程较少出现。一次连续降雨（3天5天）所形成的洪水过程一般历时约7天20天。北江洪水主要来自横石以上地区，下游防洪控制断面石角站年最大洪水的15天洪量中，横石站来量占84。由于流域面积不大，一次较大的降雨过程几乎可以笼罩整个流域，加之流域坡降较陡，横石以上的干、支流洪水常常遭遇。横石以下支流的发洪时间一般稍早于干流，较少与干流洪水遭遇。石角站历年实测最大洪峰流量为16700 m3s（1994年6月），实测洪水中，经归槽计算后的最大洪峰流量为19000 m3s（1982年5月）。调查历史洪水的最大归槽洪峰流量为22000 m3s（1915年7月）。北江洪水与西江洪水在思贤滘遭遇，经重新组合与分配后，进入西北江三角洲河网区。    3）东江洪水    东江是珠江流域的第三大水系，东莞石龙以上的流域面积为2.70万km2，占珠江流域总面积的6.0%。东江洪水一般出现在5月10月，以6月8月最为集中，洪水涨落较快，一次洪水过程历时约10天20天，多为单峰型。东江洪水主要来自河源以上，由于面积较小，干、支流洪水发生遭遇的机会较多。1959年支流新丰江上建成了新丰江水库，1973年和1985年又先后在干流及西枝江建成枫树坝水库和白盆珠水库，三库共控制流域面积1.17万km2，占下游防洪控制断面博罗站以上流域面积的46.4%。三库建成后，东江流域的洪水基本得到了控制。经三库联合调洪，可将博罗站100年一遇的洪峰流量由14400 m3s降低为11670 m3s12070 m3s，接近20年一遇洪峰流量11200 m3s。博罗站历年实测最大洪峰流量为12800 m3s（1959年6月），实测洪水中，经还原后的最大洪峰流量为14300m3s（1966年6月）。    2.1.3 1915年流域性洪水    1915年7月，东、西、北三江同时发生大洪水或特大洪水。红水河迁江站洪峰流量21200 m3/s，柳江柳州站洪峰流量22000 m3/s，两江洪水遭遇后，黔江武宣站洪峰流量41000m3/s；支流郁江南宁站洪峰流量13500 m3/s，洪峰出现时间滞后于梧州站两天；支流桂江昭平站洪峰流量14700 m3/s，桂平至梧州区间的支流蒙江、北流河洪水也很大，干、支流洪水再次遭遇。7月10日，西江干流梧州站出现最高水位27.07m（珠江基面，以下高程如无特别说明，均指珠江基面），洪峰流量54500 m3/s，为1784年以来最大的一场洪水。北江横石站洪峰流量21000 m3/s，为1764年以来的最大洪水。东江洪水较小，在博罗单氏宗祠处调查到1915年最高洪水位为13.25m，改正到水文站断面的相应水位为13.19m。    东江博罗站7月9日出现最高洪水位，稍先进入三角洲，西、北江洪水接踵而至，西江梧州、北江横石均在7月10日出现最大洪峰。三江洪水基本上同时于三角洲遭遇，适逢农历六月初一(7月12日)大潮，使珠江三角洲地区遭到前所未有的水灾。    2.2 设计洪水    本次规划将珠江流域各主要水文与潮位站的洪水与潮位资料系列延长至1997年（部分站点至1998年），对设计洪水与潮位进行了复核。鉴于1994年6月西江中下游发生约50年一遇的洪水后，沿江两岸工情和水文情势发生显著变化，本次防洪规划分析计算了西江大湟江口、梧州、高要、马口和北江石角、三水等站在洪水归槽条件下的设计洪水。    目前，在全力防守的情况下，西江干流沿岸及西北江三角洲堤防，大多具备防御10年一遇洪水的能力，少数重点堤防可防御50年一遇的洪水。因此，发生10年一遇的洪水时，浔江、西江及西北江三角洲基本上不会发生洪水漫堤的现象，河道洪水处于全归槽状态；当洪水大于10年一遇时，部分堤防将发生漫顶或溃决，河道两岸的滞洪作用逐渐加大，洪水呈部分归槽状态，且洪水越大，越接近天然状况；当浔江出现大于50年一遇的洪水、西江出现大于100年一遇的洪水时，按堤防设计标准，沿江两岸将基本恢复天然条件下的蓄滞洪能力。    本次防洪规划根据西、北江干流历年的堤防工程变化情况及规划选定的堤防标准，采用马斯京根法，对西江干流的大湟江口站和梧州站、北江石角站、西北江三角洲的马口站、三水站及思贤滘断面受堤防溃决影响的实测洪水过程线进行了全归槽计算，并通过建立各站天然（实测）洪水与全归槽洪水的峰、量相关关系，由天然条件下的设计洪水推求出各站全归槽情况下的设计洪水。根据沿江堤防规划标准和近年实际发生的水情，浔江大湟江口站部分归槽情况下的设计洪水，由该站天然条件下的50年一遇设计洪水与全归槽情况下的10年一遇设计洪水内插求出；西江梧州站和高要站、西北江三角洲马口站、三水站和思贤滘断面部分归槽情况下的设计洪水，分别由各站天然条件下的100年一遇设计洪水与全归槽情况下的10年一遇设计洪水内插求出；北江石角站部分归槽情况下的设计洪水，在北江干流飞来峡至河口河段规划中进行过详细的分析计算，本次规划的复核结果表明，原有成果仍可继续使用。    本次规划采用的主要水文测站的设计洪水成果见表2-1及附表4。 表2-1                       珠江流域防洪控制水文站设计洪峰流量成果表流域水系河 名测 站集水面积(km2)资料统计年限各级频率（%）设计洪峰流量（m3/s）备注0.5123.33510珠江流域西江水系南盘江沾益608512448386341305245天然西桥33661953年1997年135011901030909817660天然柴石滩4656285024402040175015301160天然红水河天峨1055351936年1998年251002320021200197001850016300天然迁江1289381936年1998年276002570023700222002100018800天然柳 江柳州454131936年1944年1946年1998年356003270029700275002570022500天然黔 江武宣1966551936年1944年1947年1998年578005360049200459004320038400天然郁 江南宁726561936年1939年1942年1998年221002020018400170001580013900天然浔 江大湟江口+甘王水道2885441936年1944年1946年1998年553005210048700466004460041200部分归槽西 江梧州3270061900年1998年557005270050400485004690044900部分归槽高要3515351932年1998年559005290050500486004700045000部分归槽北 江韶关146531951年1997年11400105009590890083407330天然横石340131953年1997年207001920017700165001550013800天然石角383631952年1997年204001900017600164001550013900部分归槽西北江三角洲三水1900年1998年172001600015000141001350012800部分归槽马口1900年1998年518004890046600444004330041800部分归槽思贤滘3998301900年1998年678006390060700582005610054400部分归槽东 江博罗253251954年1997年15800145001300012000112009650天然    注：浔江大湟江口站50年一遇以上的洪水为天然条件下的设计洪水，10年50年一遇的洪水为部分归槽条件下的设计洪水，10年一遇以下的洪水为全归槽条件下的设计洪水；西江梧州站和高要站、西北江三角洲马口站、三水站和思贤滘断面100年一遇以上的洪水为天然条件下的设计洪水，10年100年一遇的洪水为部分归槽条件下的设计洪水，10年一遇以下的洪水为全归槽条件下的设计洪水；北江石角站洪水为部分归槽情况下的设计洪水。     2.3 潮汐特征及设计潮位    珠江三角洲的潮汐均属不规则半日潮，日潮不等现象显著，月内有朔、望大潮和上、下弦小潮，约15天为一周期。在一年中，夏潮高于冬潮，最高、最低潮位分别出现在秋分和春分前后，且潮差最大，夏至、冬至潮差最小。径流量和风暴对潮位有很大影响，最高潮位一般出现于汛期，高、低潮年际变化不大。    本次规划对西北江三角洲主要潮位站的设计潮位进行了分析，计算资料系列为1952年（或建站时间）至1998年。东江三角洲设计潮位采用广东省水利厅1995年5月发布的广东省最高潮位频率计算成果。珠江三角洲主要潮位站设计潮位成果见表2-2。表2-2          珠江三角洲主要潮位站设计潮位成果表水 系站 名各级频率(%)设计值(m)备注0.512510西北江三角洲舢舨洲2.872.722.582.382.22珠江基面南 沙2.832.692.562.382.23万顷沙西2.782.652.522.342.20横 门2.772.632.492.302.15灯笼山2.622.482.342.141.99黄 金2.482.362.232.061.92西炮台2.602.482.372.222.09黄冲(长乐)2.912.752.582.352.17东 江三角洲大 盛2.482.412.342.232.14泗盛围2.442.372.302.192.11    2.4 主要防洪控制断面水位流量关系    武宣、大湟江口、梧州、高要、石角和三水、马口分别是西、北江干流和三角洲的主要控制水文站。经复核，武宣、大湟江口、梧州、高要、石角站水位流量关系变化不大，原水位流量关系曲线仍可继续使用。三水、马口站因下游主要河道河床边界条件发生了较大的变化，出现同级流量水位下降的现象。考虑到三水站、马口站附近河段的西、北江堤防已按珠江流域综合利用规划确定的设计水位修建，本次规划对两站分别提出上、下两条水位流量关系曲线，实际运用时，可根据不同情况合理选取。两站水位流量关系曲线的上线均为原规划采用线，三水站的下线为1996年1998年的综合水位流量关系线，马口站的下线为1996年1998年的水位流量关系曲线簇的下包线。    2.5 设计洪、潮水面线    本次防洪规划，根据新的实测河道地形资料、设计洪水成果和水位流量关系曲线，对各规划河段的设计洪水水面线进行了复核，并推荐采用复核成果。考虑到归槽洪水对西江干流大藤峡以下河段和北江干流飞来峡以下河段的影响较大，水面线复核采用了部分归槽情况下的设计洪水成果。其中，北江干流设计洪水水面线复核成果，与目前北江大堤除险加固所采用的设计水面线及北江干流飞来峡河口河段补充规划报告所列设计水面线基本一致；受洪水归槽的影响，西江干流复核水面线高于原水面线。近年来，西北江三角洲河网区的河道断面发生了较大的变化，导致部分水道洪水分流比随之改变，由于河道仍在变化中，为安全计，规划设计洪、潮水面线采用原水面线和复核水面线的上包线。    2.6 泥沙特征    珠江是我国七大江河中含沙量最小的河流，多年平均含沙量0.28 kg/m3，多年平均输沙量9210万t。    西江上游地区坡度大，植被较差，河流含沙量较大。其中以北盘江含沙量最大，上游大渡口站多年平均含沙量为3.00kg/m3；其次是南盘江的江边街站和红水河的天峨站，多年平均含沙量分别为1.05 kg/m3和1.01 kg/m3。西江中游地处广西盆地岩溶发育地区，主要一级支流多年平均含沙量在0.11kg/m30.56kg/m3之间。西江干流含沙量自上游向下游递减，武宣站的多年平均含沙量为0.45kg/m3，梧州站为0.36kg/m3，高要站为0.34kg/m3。北江和东江的含沙量比西江小，北江石角站和东江博罗站的多年平均含沙量分别为0.14kg/m3和0.12kg/m3。    珠江流域的河流输沙量主要来自西江，西江梧州站多年平均年输沙量为7490万t，占珠江流域年总输沙量的81.3%；北江石角站为597万t，占6.5%；东江博罗站为288万t，占3.1%。    含沙量的季节变化与降水量及暴雨强度有关。西江上游汛期5月10月的月平均含沙量为0.46kg/m37.43kg/m3，非汛期11月翌年4月为0.02kg/m30.67kg/m3。最大月平均含沙量出现在5月或6月，北盘江大渡口站5月的平均含沙量为7.43 kg/m3；南盘江江边街站6月的平均含沙量为1.75 kg/m3；红水河天峨站6月的平均含沙量为1.91kg/m3。西江中下游及北江、东江在汛期4月9月的月平均含沙量为0.03kg/m30.70kg/m3，最大月含沙量在6月或7月，非汛期10月翌年3月的月平均含沙量为0.003kg/m30.25kg/m3。由于汛期含沙量与径流量均大，因此输沙量高度集中，各水系4月9月的输沙量占全年输沙量的90%以上，最大月输沙量多出现在6月或7月，约占全年的27.2%39.6%。    泥沙的年际变化也很大，且输沙量的年际变化与径流的年际变化相应，丰水年多沙，枯水年少沙。    流域的输沙模数以西江为大，梧州站多年平均输沙模数为229t/km2a；北江次之，石角站多年平均输沙模数为156t/km2a；东江最小，博罗站多年平均输沙模数为114t/km2a。