中小流域設(shè)計(jì)洪水計(jì)算方法

摘要：對(duì)水文站網(wǎng)密度較小，無資料地區(qū)小流域設(shè)計(jì)洪水分別采用流量資料和雨量資料來推求。針對(duì)無實(shí)測(cè)資料的中小流域，對(duì)流域調(diào)查歷史洪水進(jìn)行整理分析，通過調(diào)查洪水推求設(shè)計(jì)洪水，本文根據(jù)不同的方法闡述了推求設(shè)計(jì)洪水方法的使用和適用范圍，為實(shí)際工作提供了可靠的技術(shù)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：調(diào)查洪水；中小流域 ；設(shè)計(jì)洪水

中圖分類號(hào)： TV122.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A DOI編號(hào)： 10.14025/j.cnki.jlny.2014.21.0053

小流域設(shè)計(jì)洪水計(jì)算，與大流域相比，有許多特點(diǎn)。本文對(duì)這一設(shè)計(jì)洪水的計(jì)算方法在實(shí)際中存在的問題進(jìn)行探討，認(rèn)為在現(xiàn)階段采用的方法在設(shè)計(jì)暴雨和洪水頻率轉(zhuǎn)換、設(shè)計(jì)暴雨點(diǎn)面轉(zhuǎn)換、設(shè)計(jì)暴雨特大值處理、產(chǎn)匯流外延使用等方面均存在著無法克服的困難。提出了采用實(shí)測(cè)暴雨系列推求洪水系列直接進(jìn)行洪水頻率計(jì)算的觀點(diǎn)。避免了計(jì)算方法上的一些缺陷，保證了設(shè)計(jì)洪水的計(jì)算精度。

1小流域設(shè)計(jì)洪水計(jì)算的主要特點(diǎn)

小流域絕大多數(shù)都沒有水文站，實(shí)測(cè)水文資料缺乏，甚至也沒有降雨資料。因此小流域設(shè)計(jì)洪水計(jì)算一般為無資料情況下的計(jì)算。集水面積小的小流域，趨于單一的自然地理?xiàng)l件，計(jì)算方法擬定時(shí)，適當(dāng)?shù)暮喕窃试S的。小流域數(shù)量多、分布廣。因此，計(jì)算方法擬定時(shí)，在保證精度的前提下，可力求簡便。小型水利電力工程設(shè)計(jì)時(shí)，洪水調(diào)節(jié)能力較小，一般工程規(guī)模主要受洪峰流量控制，因此，要求設(shè)計(jì)洪峰流量的精度要高于洪水過程線。

2設(shè)計(jì)洪水的計(jì)算方法

由于設(shè)計(jì)流域內(nèi)無水文測(cè)站，設(shè)計(jì)洪水采用洪峰流量匯水面積相關(guān)法、綜合參數(shù)法、推理公式法和水文比擬法計(jì)算。

2.1洪峰流量匯水面積相關(guān)法

計(jì)算公式為： QN=CNFn

式中：QN -重現(xiàn)期為 的洪峰流量。

CN、 n-重現(xiàn)期為N的地理參數(shù)、指數(shù)。

F -匯水面積（平方公里）。

2.2綜合參數(shù)法

計(jì)算公式為： QN= h6αfβFn

式中：QN-設(shè)計(jì)頻率為N的洪峰流量（方立米/秒）。

h6 -設(shè)計(jì)頻率為N的設(shè)計(jì)流域6小時(shí)面雨量，毫米。

f-流域形狀系數(shù)，■。

c、a、β、n -經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，其中十年一遇制采用已有值外延求得。

2.3推理公式法推求設(shè)計(jì)洪水

推理公式法是由暴雨資料推求小流域設(shè)計(jì)洪水的一種簡化的方法。這種方法已有一百多年的歷史，推理公式的形式也是多種多樣的，我們采用的是水利部門應(yīng)用的公式。采用實(shí)測(cè)暴雨洪水資料分析總結(jié)的產(chǎn)、匯流規(guī)律，分析、確定計(jì)算參數(shù)，進(jìn)行產(chǎn)、匯流計(jì)算，推求設(shè)計(jì)洪峰流量。流域上各點(diǎn)所形成的凈雨，距離出口斷面遠(yuǎn)近不同，加上坡面與河槽的調(diào)蓄作用，凈雨點(diǎn)匯集到流域出口的速度和時(shí)間也都不一樣。

2.4小流域設(shè)計(jì)暴雨的計(jì)算

因小流域絕大多數(shù)都缺乏實(shí)測(cè)水文實(shí)測(cè)資料，所以設(shè)計(jì)

暴雨的推求，一般有以下幾個(gè)步驟：

一是根據(jù)水文圖集中繪制的暴雨參數(shù)等值線，查出統(tǒng)計(jì)歷時(shí)的流域設(shè)計(jì)雨量；二是將統(tǒng)計(jì)歷時(shí)的設(shè)計(jì)雨量，通過暴雨公式轉(zhuǎn)化為任意歷時(shí)的設(shè)計(jì)暴雨量；三是按分區(qū)，概化雨型或移用的暴雨典型同頻率控制放大，求得設(shè)計(jì)暴雨過程。

2.5統(tǒng)計(jì)歷時(shí)的設(shè)計(jì)暴雨計(jì)算

根據(jù)水文圖集便可由設(shè)計(jì)流域中心點(diǎn)的位置查出那里的任意統(tǒng)計(jì)歷時(shí)暴雨均值，進(jìn)而求得該統(tǒng)計(jì)歷時(shí)的設(shè)計(jì)頻率的雨量。

2.6用暴雨公式計(jì)算任意歷時(shí)的設(shè)計(jì)雨量

大量資料的統(tǒng)計(jì)成果表明，暴雨強(qiáng)度和暴雨歷時(shí)的關(guān)系可以用指數(shù)方程來表示，它反映一定頻率情況下所取歷時(shí)的平均降雨強(qiáng)度 t， p與t 的關(guān)系，稱為短歷時(shí)暴雨公式。暴雨公式最常見的形式為：■

式中：■，p -為歷時(shí)為p，頻率為 的最大平均降雨強(qiáng)度（毫米/小時(shí)）。

Sp-為t=1.0h的最大平均降雨強(qiáng)度，與設(shè)計(jì)頻率有關(guān)（毫米/小時(shí)）。

t-為暴雨歷時(shí)（小時(shí)）。

n-為暴雨衰減指數(shù)。

2.7設(shè)計(jì)的面雨量計(jì)算

根據(jù)上述方法可求得設(shè)計(jì)流域中心點(diǎn)的各種歷時(shí)點(diǎn)暴雨量，應(yīng)用時(shí)需要降點(diǎn)暴雨量轉(zhuǎn)換成流域平均暴雨量。即面雨量?？稍谒膱D集中查到。

2.8水文比擬法

對(duì)流域的氣候、地形及下墊面情況基本相同的站，故以相鄰的水文站作為參證站，采用水文比擬法計(jì)算所求站的設(shè)計(jì)洪水。選樣是以年最大值法，洪水系列缺乏調(diào)查洪水時(shí)，按連續(xù)系列進(jìn)行頻率分析。計(jì)算參數(shù)初始值，采用皮爾遜-Ⅲ型曲線目估、適線，在適線時(shí)，著重考慮曲線中、上部較大的洪水點(diǎn)據(jù)，并按下式計(jì)算：■

式中： Q設(shè)-設(shè)計(jì)洪峰流量。

Q參-水文站設(shè)計(jì)洪峰流量。

F設(shè)-工程控制流域面積，平方公里。

F參-水文站控制流域面積，平方公里。

幾種方法計(jì)算比較，水文比擬法較推理公式法偏小近一倍。

3成果對(duì)比

采用調(diào)查洪水計(jì)算的設(shè)計(jì)洪水成果，比推理公式法偏小，略大于水文比擬法計(jì)算成果。采用調(diào)查洪水計(jì)算設(shè)計(jì)洪水，用已知頻率洪水計(jì)算均值，直接反映了計(jì)算的成果，采用調(diào)查洪水計(jì)算成果能夠合理的確定設(shè)計(jì)洪水成果。

4結(jié)論

中小流域多數(shù)都缺乏實(shí)測(cè)水文水文資料，所以推求中小流域設(shè)計(jì)洪水，一直是設(shè)計(jì)中、小型水利工程工作中的一個(gè)難點(diǎn)，現(xiàn)行推求中小流域設(shè)計(jì)洪水的頻率計(jì)算方法，難以應(yīng)用于無資料的中小流域地區(qū)，因此，必須為無資料地區(qū)中小流域設(shè)計(jì)洪水的計(jì)算，尋求一個(gè)可行的途徑，以免設(shè)計(jì)洪水計(jì)算成果與實(shí)際偏差太大，推求中小流域設(shè)計(jì)洪水時(shí)采用雨量資料，經(jīng)合理分析后，認(rèn)為該成果是合理可靠的，為無資料地區(qū)的中小流域設(shè)計(jì)洪水的推求，提供一個(gè)可行的思路。使用效果良好，可以在中小流域推廣使用。

作者簡介：周彥紅，長春市水資源管理中心，高級(jí)工程師，研究方向：水文水資源管理。