4.3.1 设计洪水计算
(1)盘山县
本次调查评价村落126个中70个受到外洪威胁,涉及河流有西沙河、旧绕阳河、外辽河、太平河、小柳河、贺张沟、鸭子河、月牙河8条河流,其中除了太平河外7条河流建有堤防,太平河建有太平河闸,根据所调查的西沙河、旧绕阳河、外辽河、小柳河、贺张沟、鸭子河、月牙河的堤防标准及水利普查相关资料,直接应用于对7条河所涉及的村落,太平河上建有太平河闸,根据《太平河治理工程初步设计报告》中太平河设计水面线直接应用。
在建立外洪威胁村落控制断面的水位流量关系上,根据调查村落所在河道堤防、闸坝等水利工程的设计指标水位(流量),推出相应的流量(水位)。
以陈家镇王家村丁家窝铺为例,丁家窝铺位于小柳河右岸,小柳河建有堤防工程,根据调查资料小柳河堤防工程防洪标准为20年一遇且为水位指标,故直接采用堤防资料,根据20年一遇设计水位8.48m,在已经建立的丁家窝铺水位流量关系线上,查出相应20年一遇水位下的设计洪水1393m3/s。
(2)大洼区
此次评价的6条干渠没有堤防工程设计资料,排涝标准为10年一遇。通过《大洼区大型灌溉排水泵站更新改造工程可行性研究报告》及现场调研收集到清水河挡潮闸、接官厅挡潮闸、赵圈河抽水站、南河沿排灌站、平安西排灌站、盘山县新开河口灌排站等水利工程设计成果,依据《泵站设计规范》泵站等级划分,泵站建筑物级别为4级,对应防洪标准为20~30年一遇,基于此,确定6条干渠防洪标准为20年一遇。河流两侧护岸多数为开挖干渠时的泥土堆砌而成,上下游、左右岸高程相差很大,不规整、不协调。通过河道大断面测量,根据河道两侧护岸实测高程,选择较低一侧坡顶高程作为外洪威胁村落的设计水位,根据实测的沿河村落控制断面成果,采用比降面积法计算控制断面的不同水位对应的流量,确定断面的水位流量关系,绘制水位流量关系曲线。通过控制断面设计水位转换出对应的设计流量。
①水位—流量关系推算
各河(渠)防灾对象控制断面水位流量关系计算采用曼宁公式,计算公式如下:

式中:Q——流量,m3/s;
A——断面过水面积,m2;
n——糙率;
R——水力半径,m;
J——比降。(https://www.daowen.com)
根据曼宁公式,确定各计算参数,从而推求出各防灾对象控制断面的水位—流量关系曲线。以南河沿排干孙家组、清水河排干小五队防灾对象水位—流量关系曲线为例,见图4-2、图4-3。

图4-2 南河沿排干孙家组控制断面水位—流量关系

图4-3 清水河排干小五队控制断面水位—流量关系
②参数的确定
在曼宁公式中,比降和糙率是两个非常重要的参数,二者确定正确合理与否,直接决定水位—流量关系的准确度。
比降确定,曼宁公式中,比降是指洪水水面比降。但是,由于洪灾害发生地的河段上大多没有布设水文站,没有水文要素(包括水面比降)的实测系列资料。特别洪痕调查,河流沟道随着时间变化较大,加之被调查人员对洪水场次记忆不清,所以,本次所调查的洪痕资料前后不符、差异较大、因人而异较多,可信度较差。本次评价均采用水面比降作为水位—流量关系中的比降,利用洪水调查资料进行校核,综合确定。
糙率确定,采用曼宁公式计算时,糙率是一个重要参数,应参照防灾对象所在河流的沟道形态、沟道下垫面情况、床面粗糙情况、植被生长状况、弯曲程度以及人工建筑物等因素确定。本次评价河道糙率主要注意几个环节:一是通过河道村屯纵横大断面测量查勘沟道、床面实际情况;二是关键部位拍摄照片备查;三是河段上下游节点综合考虑;四是按天然河道糙率确定规范查表法确定河道糙率。以清水河排干小五队河道比降、糙率值为例,见表4-8。
表4-8 清水河排干小五队河道比降、糙率表

③设计洪水成果
设计洪水计算成果,以县(区)为单位,河流、干渠控制断面为单元,填制设计洪水成果表。见附表2-6。