2 水文
2.1 流域概况
泗河位于湖北省十堰市，为汉江右岸一级支流。
干流自南向北流经十堰市茅箭区，自茅箭区鸳鸯乡以下为郧县和丹江口市的界河，最终汇入丹江口水库。
干流全长68.1km，总集水面积467.54km2。
泗河上游共分为两支，一为马家河，二为茅塔河。
马家河发源于房县南部的柳树垭，流域地形由南向北倾斜，山势陡峻，河谷切割较深。
地面高程在200～500m之间。
马家河干流全长54.87km，集水面积190.84km2，占泗河流域面积的41%。
泗河右岸一级支流茅塔河于鸳鸯寺汇入泗河。
茅塔河发源于茅箭区南部的烛山，属山溪性河流，流域上宽大下窄，为狭长方形。
河道弯曲，两岸山高坡陡，呈V字型河谷。
茅塔河自马路坑铁路桥处进入十堰市白浪开发区城区，城区河道宽度30～90m左右。
干流河全长43.3km，集水面积233.17km2，占泗河流域面积的49%。
茅塔河较大支流有田湖堰河，于白浪开发区白浪街道汇入茅塔河，干流河长28.5km。
泗河水系比较发达，大小支流达60余条，除茅塔河与马家河于鸳鸯寺成“Y”状在中下游接合部形成两大分支外，其它承雨面积在6 km2以上的小支流分别有：马家河所属支流：龙洞沟、猴圈沟、大干沟、天桥沟、大山沟、朝北沟、纸坊沟、徐家沟、七星沟、石家沟、桐树沟、回船沟等；茅塔河所属支流：洞子沟、西沟、果木沟、东沟、百花沟、大清寺沟、龙船沟、泥子沟、青岩沟、田湖堰河（吊桥沟、大布袋沟、罗家河属于田湖堰支流）刘家沟、刘姓沟、均匀寺沟、枧槽沟等；泗河干流的一级支流：萝卜沟、钱家河、周家河等。
这些河流的特点是：河床狭窄，坡度陡，坡降在10～25‰左右，干流中下游河床较缓，坡降一般3～5‰。
泗河流域现建有马家河水库、茅塔河水库等两座中型水库和一座小（1）型水库——余家湾水库。
两座中型水库均位于所处河流上游。
马家河水库是一座以防洪、供水为主、兼有灌溉、发电生态等综合效益的中型水利枢纽工程，水库正常蓄水位294.5m，总库容2321万m3。
水库坝址以上控制流域面积124.12km2，河长34.12km，河床比降为17.78‰。
茅塔河水库是一座以城市防洪、供水兼有养殖等综合效益的中型水库，坝址以上集水面积为92.79km2，水库正常蓄水位
270m，总库容1385万m3。
余家湾水库位于田湖堰河下游，坝址以上控制面积为76.86 km2，水库正常蓄水位227m，总库容233万m3。
泗河干流段、茅塔河出口段河道多年以来一直未得到有效综合整治，随着社会经济的发展，其防洪隐患问题越来越突出，每年因洪涝灾害造成的损失呈直线上升，已成为制约社会经济发展的瓶颈。
本工程治理河段为茅塔河下游段和泗河两河汇口段。
图2-1 泗河流域示意图
2.2 气象
泗河流域属北亚热带季风气候区，雨热同季，四季分明，气候温和。
因地处汉江河谷南缘，是东风带水汽输送迎风坡面，也是鄂西北暴雨中心之一。
多年平均气温15.2℃，极端最高气温41.4℃，极端最低气温-14.9℃，多年平均无霜期242天，年平均日照1958h，多年平均降雨量846.8mm，年最大降雨量1308.7mm（1982年）；降雨多集中于5～10月，占全年降雨量的75%。
本地区夏季多东南风，其它季节多为西北风；主导风向为东、东南风；西、西北风。
多年平均最大风速17m/s。
邻近气象站气象特征值可供本堤防设计时参考，具体如表2-1。
表2-1 流域有关气象特征值表
2.3 水文基本资料
泗河流域内现建有水文站一处——小川水文站，该站设立于1972年3月，位于十堰市大川镇小川村，马家河上游，控制流域面积33.4km2，主要为探求汉江南岸鄂西北山区小面积降雨径流关系。
流域内植被良好，森林覆盖率达80%。
测验项目为水位、流量等。
2.4 径流
泗河流域雨量充沛，多年平均降雨量846.8mm，多年平均径流深212mm。
泗河鸳鸯寺断面多年平均径流量约9011万m3，茅塔河汇口断面多年平均径流量约4956万m3，流域来水年际年内分布不均，主要集中在汛期。
2.5 洪水
2.5.1暴雨洪水特性
泗河流域地处副热带边缘，为南北冷暖气流交绥要道，峰面活动显著，加之有利地形影响，暴雨频繁发生。
流域降雨主要集中在5～9月，约占全年总雨量的70％，6～8月降雨量约占全年总雨量的47％。
梅雨期是全年降水最集中的时段，降雨量约占全年总雨量的26％，降水过程频繁、雨量集中、暴雨日数多是泗河流域河降水的主要特点。
流域内基岩裸露，岩体透水性较差，由于地表水系发育，降水多汇集成地表径流，少部分通过基岩裂隙渗入地下，受地层岩性、风化程度和构造条件的限制。
洪水主要由暴雨形成，暴雨历时一般1～3天，大暴雨范围一般遍及整个流域，降雨特点是雨量集中、强度大、历时短，洪水峰高量大、陡涨陡落。
2.5.2设计标准
根据《防洪标准》（GB50201-94）有关规定，十堰市为中等城市，河道防洪标准为100～50年一遇。
根据治理段保护对象的重要程度，确定本次河段设计防洪标准均为50年一遇。
2.5.3设计暴雨
（1）设计暴雨分析计算方法
流域内虽设有小川水文站，但考虑其实测系列相对较短，且处于流域上游，无法代表全流域的暴雨特性，故本次设计暴雨分析采用等值线图法。
暴雨等值线图参照湖北省水文水资源局2008年编制的《湖北省暴雨统计参数图集》。
（2）设计点雨量
根据治理河段流域中心所处位置查《湖北省暴雨统计参数图集》（2008版）最大1、6、24小时暴雨等值线图，得到不同时段设计点雨量均值H和变差系数Cv。
取Cs=3.5Cv，查得kp值，即可得到不同频率的设计暴雨值，成果详见表2-2。
表2-2 流域设计点雨量成果表
根据《湖北省水文图集》，流域位于水文分区第Ⅸ区。
流域轴向与典型雨图轴向夹角小于30°，不需要作线性改正，采用点面系数法计算各时段面雨量，点面系数拟采用《湖北省暴雨径流查算图表》查得点面系数，得到不同断面H 1h 面、H 6h 面、H 24h 面。
时段面雨量。
表2-3 各控制断面设计面暴雨成果表
1h ≤t ＜6h 1
11n
t t H H -⨯=面面
6h ≤t ≤24h 22
11
2424n n t t H H --⨯⨯=面面
式中：面
面
611ln
558.01H H n += 面
面
2462ln 721.01H H n +=
各历时面雨量两两相减，即得各个△t=1h 的时段面雨量。
2.5.4产流计算
（1）设计雨型
设计雨型采用《湖北省暴雨径流查算图表》24小时暴雨雨型，计算时段△t=1h 。
表2-4 24h 暴雨雨型表（Δt=1h ）
（6）为△t=1h 雨量在各个6h 内的大小序号。
设计净雨按扣除初损和稳损的方法推求。
按设计雨型排列后的面雨量过程顺次扣除初损22.5mm 后再扣除稳损，即可求得设计净雨过程，其中稳损按下式计算：
61.024
0615.0R f c
式中：R 24——24 h 总径流深（mm ），R 24=H 24面-22.5。
以茅塔河计算单元为例，其净雨计算结果见表2-5。
表2-5 茅塔河水库净雨计算成果表（p=2%）
2.5.5汇流计算
采用瞬时单位线法进行汇流计算。
（1）河段特征参数
表2-6 治理河段特征参数
（2）汇流计算 1）地表径流
根据《湖北省暴雨径流查算图表》，泗河流域位于水文分区第Ⅸ区，其瞬时单位线参数按公式计算：
m 1=1.64 F 0.231L 0.131J -0.08 n=0.529F 0.25J 0.2
随着降雨强度加大，河道汇流速度有加快的趋势，表现在汇流历时缩短，单位线峰值增高和时间提前。
因此一般大、中洪水参数的综合公式用于稀遇设计洪水，应作非线性改正。
对50年一遇以下的设计洪水或超过50年一遇但有溶岩地质和天坑的流域均不考虑非线性改正。
公式如下：
λ
λ)50(
)2.0(111P
i i m m ••= 式中：i p ——造峰雨强，i p ＝H tR /t R ；
λ1——根据θ查算，θ=i 1/3/F 1/4。
当i p ＜50mm/h 时m 1随雨强改变的趋势较明显，即采用λ=λ1当i p ＞50mm/h 时，其改变的趋势不甚明显，即λ=λ2，λ2根据流域面积进行查算。
H tR =H 1面•t 1-n1
造峰雨历时t R 全省采用统一的公式估算： 山区扇形流域：t R =0.35F 0.52 丘区长形流域：t R =0.50F 0.52
t R 值仅作为计算雨强的指标，对设计洪水影响不大，不属于上述情况的流域可内插按比例取值，例如山丘区取以上两式平均值，流域分类标准为：
山区：j ＞15‰或流域平均高程在500m 以上；山丘区：j=5‰～15‰ 丘区：j ＜5‰；扇形：f=F/L 2＞0.4 一般：f = 0.25～0.4；长形：f ＜0.25
根据非线性改正的m i1，计算参数K= m 1i /n ，继而由n 、k 查S （t ）表所得时段单位线和前面求出的设计净雨过程可求得地表径流过程。
表2-7 设计洪水计算参数成果表
2）地下径流
地下径流计算按下式计算：
t ≤T 时T
t Q Q Q Q g t )
(00-+= t ＞T 时)(T t g t e Q Q --⋅=β
式中：
F
f Q c 14.10021.0=
)12()12(6.30ββ+--=
T Q T F t f Q c
c g
β——退水指数，28.0133.0-=F β T ——地面径流过程底宽。
3）设计洪水过程
地表径流与地下径流之和既是洪水过程。
表2-8 各计算单元设计洪水过程线（p=2%）单位：m3/s
2.5.6设计洪水分析选定
本次分析考虑两种工况：一是考虑两个水库的调蓄影响，二是天然洪水。
1、考虑水库调蓄影响
泗河流域内现建有茅塔河水库和马家河水库两座中型，其对洪水具有一定的滞蓄和削减作用，故本次设计洪水分析计算应考虑水库调蓄对下游洪水的影响。
余家湾水库为小（1）型水库，库容为233万m 3，对洪水调蓄相对有限，本次不予考虑。
（1）水库洪水调节计算 1）基本原理
水库洪水调节计算的基本原理是水量平衡，即水库的入库流量过程线与经过水库调蓄后的出库流量过程线之间的关系，可用水量平衡方程式来表示，即：
122
121)2
()2(V V t q q t Q Q -=∆+-∆+
其中：
Q 1、Q 2——时段初、时段末的入库流量，单位：m 3/s ； q 1、q 2 ——时段初、时段末的出库流量，单位：m 3/s ； V1、V2——时段初、时段末的水库蓄水量，单位：万m 3； Δt——计算时段，单位：h （本次调算中取Δt=1h ）。
水量平衡方程式中q 2与V 2是未知数，还必须建立水库下泄流量与库容的关系，即q=f （V ）。
2）水位～库容～泄量关系
茅塔河水库、马家河水库溢洪道泄流曲线及库容曲线分别见下表。
表2-9 茅塔河水库溢洪道泄流曲线及库容曲线
表2-10马家河水库溢洪道泄流曲线及库容曲线
3）洪水调节计算
按照水量平衡原理进行调洪演算。
采用水库汛限水位作为起调水位，茅塔河水库为270.0m，马家河水库为294.5m。
（2）洪水组合
段设计洪水主要由两部分组成，一是水库下泄过程，二是区间洪水过程，将两部分过程进行错时段叠加即可得到河段设计洪水过程。
2、天然洪水
天然洪水就是不考虑两个水库的调蓄影响，直接计算河道断面洪水。
成果见表2-8。
3、洪水选用
表2-11设计洪水成果对比表单位：m3/s
可以看出，若考虑水库的调蓄影响，其组合后洪水成果与天然洪水成果差别较小，即两水库的调蓄作用对全流域洪水的影响较小，从防洪安全角度考虑，本次推荐直接采用天然洪水计算成果。
茅塔河治理段50年一遇设计洪峰流量为1100m3/s，泗河治理段（两河汇口以下）50年一遇设计洪峰流量为1560m3/s。
2.6 泥沙
十堰是一个发展较快的工业城市，农业经济成份相对较低。
城区为山区地形，随着土地被大量开发，森林覆盖率趋于下降，土壤侵蚀及水土流失较为严重。
据有关资料统计，全市中度以上的水土流失面积为48万亩，约占全市总面积的27℅，其中强度以上的流失面积约占总土要面积的11℅。
城区多年平均输沙模数为895t/km2，在湖北省属偏高值区。
2.7 水面蒸发
十堰境内水面蒸发测站有黄龙滩、小川、十堰气象台三站。
根据三站实测蒸发资料进行分析，成果见表2-13。
表2-13 十堰城区蒸发测站特征表
从表中数据充分反映出随着海拨高上升，降水量逐步增加、水面蒸发量逐步减少、干旱指数逐步减少。
同时反映出降水量是山区大于谷地、水面蒸发和干旱指数是谷地大于山区。
水面蒸发量的年内分配：由于水面蒸发量受气候和季节的支配，其年内分配与季节和气温等变化大体相应。
上半年从元月开始随着气温的升高而逐渐加大；下半年随着气温的下降而逐渐减少，其中元月份最低；6～8月份最高，约占年总量的42％。
