九寨溝縣羅依壩溝防洪治理的設計與研究

何 彪

（四川省阿壩藏族羌族自治州水務局,四川 阿壩 624000）

羅依壩溝為湯珠河左岸一級支流,發源于九寨溝縣西南方山嶺,向東流經九寨溝鄉羅依鄉后向東匯入湯珠河。羅依壩溝全長12.57 km,流域面積57.5 km2,平均比降為93.04‰。

2015 年6 月,雙河鎮大寨村連續下雨導致水面上漲,因溝道狹窄導致水位抬高,淹沒部分莊稼,導致農業糧食大量減產,嚴重損壞公路。2020 年8 月,九寨溝縣境內普降大雨,局部地方暴雨,此次強降雨使全縣出現不同程度受災,其中雙河鎮羅依壩溝沿線受災最為嚴重。為了完善防洪體系,提高岸坡抗洪能力,保障行洪通暢,實現防洪減災、穩定河勢、減少水土流失,促進當地社會經濟的發展[1-4]。根據羅依壩溝現狀及當地居民點、耕地等分布情況,對羅依壩溝進行防洪整治。因此,對羅依壩溝進行防洪治理是十分必要的。

1 河道治理現狀及存在的問題

治理段羅依壩溝屬典型山區河道,河流比降較大,汛期洪水湍急,根據現場踏勘,工程治理段僅臨河而建的部分房屋、道路以及橋墩處建有岸坡護防,局部河段擋墻破損嚴重,且砌筑高度較低；其余河段均為自然河岸,岸邊沖刷痕跡明顯,水土流失較嚴重,局部頂沖段基礎懸空,坡腳掏空后將導致上部邊坡垮塌,存在較大安全隱患；另外,有些地理位置海拔較低,當遇到強降水時,雨水會淹沒兩岸,對兩岸的居民造成安全問題。

1.1 羅依壩段樁號K0+000~K0+730段（治理起點1#公路橋~2#公路橋）

左岸堤后主要為草地及耕地,局部河段沿河有少量灌木,地勢較高；其中K0+008~K0+240 河段左岸堤后為松散土質邊坡,岸邊沖刷痕跡明顯,坡腳掏空后將導致上部邊坡垮塌,存在較大安全隱患,其余河段僅坡腳沖刷嚴重,水土流失嚴重。K0+008~K0+150 河段右岸堤后為耕地,汛期洪水沖刷坡腳,導致上部邊坡失穩,致使耕地沖毀嚴重,其余河段堤后靠近道路,坡腳有大量孤石護腳,邊坡總體較穩定。

1.2 羅依壩段樁號K0+745~K1+429段（2#公路橋~4#公路橋）

K0+750~K0+795 段左岸為村民自發建設漿砌塊石擋墻,長度約21 m,擋墻外觀質量較好,總體較穩定；K0+750~K0+980 段左岸堤后植被較好,坡腳沖刷較小,現狀土質邊坡穩定性較好；K0+980~K1+150 段左岸堤后有木制結構房屋,2020 年8 月較大洪水導致木制房屋基礎損壞,堤后有道路砼路肩墻,長度約185 m,根據現場踏勘,除K1+100~K1+150 段道路砼路肩墻破損嚴重外,其余道路砼路肩墻結構總體較穩定；其余段均為土質邊坡,堤后為耕地和房屋,局部河段沿河有少量灌木,岸邊沖刷較明顯,水土流失現象較嚴重。右岸堤后主要為耕地及灌木林地,均為土質邊坡,僅局部坡腳沖刷嚴重,水土流失現象較嚴重。

2 設計洪水

該流域經實地現場勘查,設計洪水計算采用推理公式法和水文比擬法。上游羅依湖集水面積較小,為安全考慮,不考慮其對設計洪水的影響。

2.1 水文比擬法

通過對工程河段鄰近各水文站資料的分析,以南坪水文站作為本設計洪水計算的依據站。

（1）南坪水文站資料插補延長

鵠衣壩站具有1966 年~1990 年的洪水系列,由于鵠衣壩站與文縣站相距不遠,區間面積不大（鴣衣壩站占文縣站的95%）,故1991 年~2005 年最大流量由文縣站按面積比的2/3 次方搬至鵠衣壩站,加上實測系列組成鵠衣壩站1966 年~2005 年的洪水系列。

南坪站僅有1981 年~1990 年10 年年最大流量系列,采用同期南坪~鵠衣壩站年最大流量相關插補南坪站缺測的1966 年~1980 年、1991 年~2003 年的年最大流量并加上九寨溝站2004 年~2018 年資料共同組成南坪站1966 年~2018 年共53 年洪水系列。

上述南坪~鵠衣壩站年最大流量相關點據呈帶狀分布,相關趨勢明顯,插補的南坪洪水系列具有較高的精度,并在白水江梯級電站設計中多次使用,能夠滿足工程設計的需要。南坪站與鵠衣壩站年最大流量相關關系見圖1。

圖1 南坪站與鵠衣壩站年最大流量相關關系圖

（2）洪峰流量系列的一致性和代表性

一致性：鵠衣壩位于南坪站下游的鵠衣壩水文站具有1966 年5 月~1990 年的洪峰流量資料系列,遷站后的文縣站有1990 年至今的洪峰流量資料系列。遷站前后斷面控制集水面積相差不大（鵠衣壩站占文縣站集水面積的95%）,通過面積比的2/3次方將文縣站的洪峰流量資料系列移至鵠衣壩站是合理的。通過同期南坪~鵠衣壩站相應年最大流量相關法插補南坪站缺測的1966 年~1980 年、1991 年~2003 年洪峰流量資料系列,該插補方法也符合水文計算的要求。

代表性：插補延長后的南坪水文站的洪峰流量系列長達53 年,系列中包括了大、中、小洪水,滿足設計洪水分析計算的要求。同時白水江上游流域地處山地,下墊面情況較為類似,暴雨分布較為均勻。因此認為經插補延長后的洪峰流量系列具有一定的代表性。

（3）南坪（九寨溝）水文站最大洪峰流量頻次計算

經過數據分析可知,經插補延長后南坪（九寨溝）站具有1966年~2018年最大流量系列,可以組成連序系列。依據數學知識可以計算出歷史洪水和實測洪水的經驗頻率,以P-Ⅲ型曲線模型來確定統計參數和各頻率設計值,南坪（九寨溝）水文站年最大流量頻率曲線見圖2,頻率計算表見表1。

圖2 南坪（九寨溝）水文站年最大洪峰流量頻率曲線圖

表1 南坪（九寨溝）水文站年最大流量頻率計算成果表

（4）水文比擬法計算工程河段設計洪水

工程河段設計洪水采用流域面積比的2/3次方將南坪水文站設計洪水移至工程位置。計算成果見表2。

2.2 推理公式法

（1）流域特征值

本工程流域特征值的來源,是依據航測圖片上進行粗略測算。流域特征值成果表見表3。

（2）設計暴雨

根據《四川省暴雨統計參數圖集》（2010）中查出本工程控制斷面以上流域中心位置處1/6 h、1 h、6 h、24 h年最大暴雨均值及變差系數CV值見表4。

根據流域設計暴雨成果表,采用推理公式法設計洪水?；竟剑?/p>

式中： 為洪峰徑流系數；n為暴雨公式指數；Q為最大流量,m3/s；τ為流域匯流時間；hS為暴雨雨力,mm/h；F為流域面積,km2。

產流參數：選用Ⅲ（盆緣山區、川西南山地）公式計算產流參數,即： =3.6 F-0.19,CV=0.23,CS/CV=3.5。

為流域特征指數,匯流參數m：根據斷面上流域暴雨洪水特性,采用Ⅲ（川西南山地）計算公式,即：m=0.2210.204,=1~30；m=0.0250.845,=30~300。

本工程河段設計洪水成果見表5。

3 洪水成果合理性分析

根據計算結果,設計洪水為10 年一遇標準下,水文比擬法相對于推理公式法偏小約66%,由于工程河段集水面積最大僅57.5 km2,僅占南坪站集水面積的1.21%,相差過大,流域暴雨分布和下墊面情況相差過大,因此不適用水文比擬法。同時,推理公式法在四川省無資料小流域地區運用較為成熟,考慮了流域的產匯流特性,可靠性較高,對于小流域來說更為安全。

將本工程與位于本工程河段下游的《九寨溝縣羅依鄉河道改造工程實施方案》進行對比,該工程設計洪水見表6。

表6 《九寨溝縣羅依鄉河道改造工程實施方案》設計洪水成果表

從表6 可知,該工程與本工程河段10 年一遇洪水流量相近,因此,可以得出設計洪水采用推理公式法是可行的。

4 結語

為改變羅依壩溝的防洪現狀,保護沿線人民生命財產安全、穩定少數民族地區形勢,維護社會穩定、促進地區經濟發展,九寨溝縣羅依壩溝防洪治理工程是十分必要的。提升工程區生態環境,促進旅游事業的發展,從而解決流動人口就業問題,推動各項事業的發展,為鞏固脫貧成果及鄉村振興戰略創造有利條件。