中小河流河道治理工程設計洪峰流量計算方法的分析

茹樹青

（阜新市水利勘測設計研究院，遼寧 阜新 123099）

中小河流河道治理工程設計洪峰流量計算方法的分析

茹樹青

（阜新市水利勘測設計研究院，遼寧 阜新 123099）

遼寧省中小河流一般無實測流量資料，設計洪峰流量的推求一般采用水文比擬法和水文手冊法。本文通過對遼寧省阜新市湯頭河（七家子村至塔子溝村段）河道治理工程中的設計洪峰流量的推求，提出了遼寧省中小河流治理工程中設計洪峰流量計算的分析方法。

中小河道；設計洪峰流量；水文手冊法；水文比擬法

設計洪水(designflood)是指水利水電工程規(guī)劃、設計中所指定的各種設計標準的洪水。設計洪水包括設計洪峰流量、不同時段設計洪量及設計洪水過程線三個要素。洪峰流量(peak discharge)是指一次洪水過程中，測站測流斷面上的最大流量[1]。

中小河流設計洪水的計算方法很多，可以由流量資料推求設計洪水，也可以由暴雨資料推求設計洪水。但在小流域中很少設有水文站，項目區(qū)往往缺乏實測的流量資料或暴雨洪水系列資料，因此常采用經(jīng)驗公式法、推理公式法、地區(qū)綜合法、綜合經(jīng)驗單位線法以及水文模型法等計算小流域的設計洪水[2]。

遼寧省的中小河流一般缺乏實測的水文資料，即使存在水文測站，站點不僅稀少，而且觀測方法也比較簡陋，資料的可靠性、一致性、代表性相對較差。采用直接法推求設計洪峰流量的可能性不大，為解決無（缺）水文資料地區(qū)中小河道的設計洪峰流量問題，通常分別采用水文比擬法和水文手冊推薦采用的方法（簡稱水文手冊法）推求設計洪水，通過合理性分析，確定采用的設計洪水成果。

1 阜新市湯頭河河道治理工程設計洪水推求

1.1 流域簡介

湯頭河為遼寧省大凌河水系細河的一級支流，位于伊嗎圖河與清河之間。發(fā)源于阜蒙縣紫都臺鄉(xiāng)境內的帽子山（海拔650m）北坡雙廟子村，于清河門區(qū)烏龍壩鎮(zhèn)蒲草泡村南匯入細河。主要支流有湯頭河東支、石場河和劉家灣子河。湯頭河流域屬低山丘陵區(qū)，具有明顯的山區(qū)河道特點，坡面陡峻、巖石裸露、徑流系數(shù)大、匯流時間短，再加上山區(qū)氣溫變化大，暴雨比較常見，洪水陡漲陡落。洪水和枯水流量相差懸殊，洪水持續(xù)時間不長，無明顯的中水期，降雨年內分配不均，降水多集中在7、8、9三個月，占全年降水總量的60%以上。大暴雨持續(xù)時間一般為1～2天，最短為數(shù)小時，最長達3天左右。根據(jù)湯頭河流域氣候、地理因素等特點分析，其產流方式為非飽和產流。

1.2 水文基本資料

湯頭河流域內無水文測站。細河下游主流出口處有復興堡水文站，細河中上游有海州水文站。復興堡水文站位于細河入大凌河口處，建于1940年，控制流域面積2932km2；海州水文站位于細河中上游，建于1960年，1974年前為汛期站， 1975年后為全年觀測站，控制流域面積342km2。

在編制《阜新市城市防洪規(guī)劃》（遼寧省政府遼政[2003]6號批準）過程中，對細河海州站和復興堡站的實測洪水資料進行了分析論證，經(jīng)多次審查認為資料可靠、整編成果質量較高。

1.3 設計洪水推求

（1）水文手冊法。湯頭河的洪峰流量按照1998年遼寧省水文水資源勘測局編制的《遼寧省中小河流（無資料地區(qū)）設計暴雨洪水計算方法》計算。采用中等流域設計洪水-遼寧產匯流計算方法（適用于300～1000 km2）和小流域設計洪水-推理公式遼寧法（適用于300km2以下）推求的湯頭河各河段不同頻率計算結果見表1。

（2）水文比擬法。分別以細河海州水文站、復興堡水文站的湯頭河河口處為參證位置，按公式Qi=（Fi/F參證）2/3×Q參證計算湯頭河洪峰流量，湯頭河各河段不同頻率（水文比擬法）計算結果見表2、表3。

表1 湯頭河流量成果表(水文手冊法)

表2 以海州站為參證站推求湯頭河設計洪峰流量成果表

表3 以復興堡為參證站推求湯頭河設計洪峰流量成果表

（3）計算成果合理性分析及選用。以復興堡水文站為參證站推求的湯頭河各河段的洪峰流量，大于以海州水文站為參證站計算的湯頭河各河段的洪峰流量，二者相差約20%，雖然復興堡水文站和海州水文站都屬于細河流域，但復興堡水文站控制流域面積2932km2，是湯頭河流域面積的6.98倍；海州水文站控制流域面積342km2，是湯頭河流域面積的81%。海州站的控制流域面積與湯頭河相差不到30%，且二者河道平均比降接近（細河海州站以上河道平均比降5‰，湯頭河河口以上河道平均比降4.13‰）。海州水文站采用1960～2005年系列洪水資料加入歷史洪水推求設計洪水，設計洪水具有一定代表性。

水文手冊方法是由遼寧省水文水資源勘測局以1975年出版的《遼寧省水文圖集》、《遼寧省水文手冊》和1982年出版的《遼寧省暴雨洪水差算圖表》為基礎，再加上遼南地區(qū)“81·7”、遼渾太河的“85·8”、“86·8”、遼西地區(qū)的“94·7”、遼渾太河的“95·7”和鴨綠江的特大暴雨洪水資料于1998年編制完成，適用于遼寧省內無資料地區(qū)的水利工程規(guī)劃、設計及復核。

比較水文比擬法和水文手冊法推求設計洪水成果，水文手冊方法推求成果較水文比擬法成果偏大，從安全起見，本次工程設計洪水采用按照水文手冊法推求的成果。

2 結論與建議

以阜新市湯頭河（七家子村至塔子溝村段）河道治理工程為例，按照由雨量資料推求設計洪水的思路，按照《遼寧省中小河流（無資料地區(qū)）設計暴雨洪水計算方法》，采用遼寧產匯流計算方法和推理公式遼寧法推求得到了設計洪峰成果，經(jīng)合理性分析后認為該成果基本是合理可靠的，為無資料地區(qū)小流域設計洪水的推求提供了一個可行的操作思路。

設計洪峰流量推求考慮的因素是多方面的，包括地質地貌特征(植被、土壤、水文地質等)、幾何形態(tài)特征(集水面積、河長、比降、河槽斷面形態(tài)等)以及降雨特性。地質地貌特征往往與設計流域的實際情況存在一定的差異，有些參數(shù)的確定也存在一定的問題，所以在計算設計洪水時最好采用多種方法，并對各種方法所得結果進行比較和必要的合理性和可靠性分析[2]。

[1] 詹道江,葉守澤.工程水文學[M].北京:中國水利水電出版社,2000:234-235.

[2] 鄒吉余,楊榮波,高杰.理論公式法確定無資料地區(qū)小流域設計洪水[J].農業(yè)科技與裝備,2010(10):62-64.

水利部關于批準發(fā)布水利行業(yè)標準的公告

（輸變電項目水土保持技術規(guī)范）

中華人民共和國水利部公告

(2013年第77號)

中華人民共和國水利部批準《輸變電項目水土保持技術規(guī)范》（SL640-2013）為水利行業(yè)標準，現(xiàn)予以公布。

序號 標準名稱 標準編號 替代標準號發(fā)布日期 實施日期1 輸變電項目水土保持技術規(guī)范 SL640-2013 2013.12.11 2014.3.11

水利部關于批準發(fā)布水利行業(yè)標準的公告

（牧區(qū)草地灌溉工程初步設計報告編制規(guī)程）

中華人民共和國水利部公告

(2013年第78號)

中華人民共和國水利部批準《牧區(qū)草地灌溉工程初步設計報告編制規(guī)程》（SL519-2013）為水利行業(yè)標準，現(xiàn)予以公布。

序號 標準名稱 標準編號 替代標準號 發(fā)布日期 實施日期1 牧區(qū)草地灌溉工程初步設計報告編制規(guī)程 SL519-2013 2013.12.11 2014.3.11

10.3969/j.issn.1008-1305.2014.02.013

TV85

A

1008-1305（2014）02-0036-03

茹樹青（1965年-），男，高級工程師。