德慶縣平山陂設(shè)計洪水計算實例

王 超,付少波,蘇明娟

(廣東省水利水電科學研究院,廣東省水動力學應(yīng)用研究重點實驗室,廣東 廣州 510635)

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德慶縣平山陂設(shè)計洪水計算實例

王 超,付少波,蘇明娟

(廣東省水利水電科學研究院,廣東省水動力學應(yīng)用研究重點實驗室,廣東 廣州 510635)

以廣東省德慶縣平山陂為例,利用《廣東省暴雨徑流查算圖表使用手冊》中推薦的推理公式法(1988年修訂)對平山陂設(shè)計洪水進行計算,并利用廣東省綜合單位線法推求的設(shè)計洪水進行驗算。驗算結(jié)果表明,兩種方法推求的設(shè)計洪水誤差小于20%,滿足誤差要求,因此,認為推理公式法(1988年修訂)計算得到的設(shè)計洪水可做為平山陂設(shè)計洪水的設(shè)計依據(jù)。同時,可為同類工程設(shè)計洪水計算提供參考。

設(shè)計洪水；推理公式法；綜合單位線法

洪水是指由暴雨等自然因素引起的江河湖海水量迅速增加或水位迅猛上漲的水流現(xiàn)象。他的形成受氣象、水文、植被、土壤等因素影響,具有來勢洶猛、陡漲陡落、暴雨洪水季節(jié)分布特征明顯、破壞性非常嚴重等特性。合理分析計算設(shè)計洪水,是水利水電工程規(guī)劃設(shè)計中首先要解決的問題[1]。

設(shè)計洪水是指水利水電工程規(guī)劃、設(shè)計中符合指定防洪標準的洪水。設(shè)計洪水包括設(shè)計洪峰流量、不同時段設(shè)計洪量和設(shè)計洪水過程線三個要素,推求設(shè)計洪水的方法一般包括由流量資料推求設(shè)計洪水和由暴雨資料推求設(shè)計洪水。德慶縣平山陂所在區(qū)域缺乏實測水文資料,其設(shè)計洪水可按《廣東省暴雨徑流查算圖表使用手冊》(以下簡稱“《使用手冊》”)中推薦的方法進行計算[2-3]。本文主要介紹“推理公式法(1988年修訂)”在平山陂設(shè)計洪水計算中的應(yīng)用,同時采用“廣東省綜合單位線法”計算設(shè)計洪水,對“推理公式法(1988年修訂)”設(shè)計洪水計算成果的合理性進行驗算。目前,廣東省大多數(shù)小型水利工程所在區(qū)域缺乏實測水文資料,本文旨在為同類工程設(shè)計洪水計算提供參考。

1 工程及流域概況

德慶縣平山陂位于廣東省肇慶市德慶縣馬圩鎮(zhèn)平山村,陂頭建于馬圩鎮(zhèn)西江一級支流馬圩河上,陂頭以上河流集雨面積為275 km2,集水區(qū)域基本屬于高丘區(qū),干流全長40 km,河流坡降為0.002 5。流域水系圖及工程點位置見圖1。本工程的修建以引水灌溉為主,灌溉面積133.3 hm2。根據(jù)《防洪標準》(GB 50201—2014)[4],本工程等別為V等,設(shè)計洪水標準為10年一遇,校核洪水標準為20年一遇。本文以10年一遇設(shè)計洪水標準為例,利用推理公式法(1988年修訂)進行設(shè)計洪水計算。

圖1 工程所在流域水系圖及工程點位置示意

2 推理公式法(1988年修訂)計算設(shè)計洪水

2.1 設(shè)計點暴雨計算

2) 查《使用手冊》中“Cs=3.5Cv皮爾遜Ⅲ型曲線Kp值表”得出上述各歷時暴雨P(guān)=10%的Ktp值,見表1。

2.2 設(shè)計面暴雨量計算

1) 本工程集雨面積為F=275km2,查《使用手冊》暴雨低區(qū)點面換算系數(shù)αt～歷時t～集雨面積F關(guān)系圖,得各歷時的點面換算系數(shù)αt。

2) 按Htp面=Htp×αt計算行P=10%各歷時設(shè)計面暴雨量。

本工程設(shè)計面暴雨量計算成果見表1。

表1 平山陂P=10%設(shè)計面暴雨量計算成果

2.3 設(shè)計洪峰流量的推求

1) 產(chǎn)流系數(shù)

2) 匯流參數(shù)

本工程集雨區(qū)域大部分屬高丘區(qū),J=0.002 5,土壤透水性及植被均屬中等。因此,可計算工程集雨區(qū)域特征參數(shù)θ=294.7,查《使用手冊》附圖5推理公式法(1988年修訂)匯流參數(shù)m～θ關(guān)系圖上的大陸地區(qū)高丘區(qū)m～θ曲線,選定m=1.05。

3) 設(shè)計洪峰流量Qm的推求

根據(jù)《使用手冊》中有關(guān)介紹,分別列出Qm～t計算表(見表2)和Qm～τ計算表(見表3),并將Qm～t曲線和Qm～τ曲線繪制在同一坐標系內(nèi),見圖2。

表2 Qm～t關(guān)系計算

表3 Qm～t關(guān)系計算

根據(jù)圖1中Qm～t曲線與Qm～τ曲線的交點可求得Qm=250m3/s,對應(yīng)的時間τ=19.5h,即本工程P=10%的洪峰流量(設(shè)計洪水)為250m3/s,同樣可推求P=5%的洪峰流量(校核洪水)為430m3/s。

3 成果驗算

根據(jù)廣東省綜合單位線法重新對本工程設(shè)計洪水和校核洪水進行計算,將計算結(jié)果與“推理公式法(1988年修訂)”計算的結(jié)果進行對比,結(jié)果見表4。

圖2 Qm～t曲線與Qm～τ曲線關(guān)系示意

表4 兩種方法計算平山陂設(shè)計洪水成果對比

由表4可知,利用廣東省綜合單位線法和推理公式法(1988年修訂)分別計算得到的平山陂設(shè)計洪水標準和校核洪水標準下的洪峰流量誤差分別為2.88%和4.37%,均小于20%,符合《使用手冊》規(guī)定的誤差要求。

此外,根據(jù)本工程周邊已批復(fù)的中小型工程的10年一遇洪峰流量與所在區(qū)域的集雨面積點繪在雙對數(shù)紙上可以看出[5-6],本次采用的計算成果與其他設(shè)計成果面積～洪峰流量關(guān)系基本一致,說明本次計算成果基本合理。面積～洪峰流量關(guān)系見圖3。

圖3 各工程洪峰流量～集雨面積關(guān)系示意

4 設(shè)計洪水過程線的繪制

根據(jù)《使用手冊》中設(shè)計洪水過程線推求的介紹,在上述推理公式法(1988年修訂)計算成果的基礎(chǔ)上,分別推求設(shè)計洪水標準(P=10%)和校核洪水標準(P=5%)的洪水過程線見圖4。

圖4 平山陂設(shè)計洪水標準和校核洪水標準下設(shè)計洪水過程線

5 結(jié)語

本文以廣東省德慶縣平山陂為例,利用《廣東省暴雨徑流查算圖表使用手冊》推薦的方法進行設(shè)計洪水計算,具有一定代表性,可為廣東省內(nèi)其他小型水利工程設(shè)計洪水計算提供參考。本文主要介紹了推理公式法(1988年修訂)計算設(shè)計洪水的計算過程,并通過廣東省綜合單位線法計算相同工程的設(shè)計洪水進行驗算,驗算結(jié)果表明,兩種方法計算得到的洪峰流量誤差小于20%,符合《使用手冊》中規(guī)定的誤差要求,因此,本文認為推理公式法(1988年修訂)計算得到的設(shè)計洪水可做為平山陂設(shè)計洪水的設(shè)計依據(jù)。

[1] 詹道江,葉守澤.工程水文學[M].北京：中國水利水電出版社,1987．

[2] 廣東省水文局.廣東省暴雨徑流查算圖表使用手冊[R].廣州：廣東省水文局,1991．

[3] 廣東省水文局.廣東省暴雨參數(shù)等值線圖[R].廣州：廣東省水文局,2003．

[4] 防洪標準：GB50201—2014[S].北京：中國計劃出版社,2014．

[5] 潘力群.廣東省小型水庫設(shè)計洪水計算實例剖析[J].黑龍江水利科技,2006(4)：28-29．

[6] 江火榮.廣東省小匯水面積設(shè)計洪水計算中兩種方法使用的協(xié)調(diào)[J].廣東水利水電,2009(7)：1-3,22．

(本文責任編輯 王瑞蘭)

An Example of Design Flood Calculation of Deqing Pingshan Dam

WANG Chao， FU Shaobo，SU mingjuan

(Guangdong Institute of Water Resourses and Hydropower Research，Guangdong Provincial key Laboratory of Hydrodynamics Research，Guangzhou 510635，China)

By using Guangdong rainstorm runoff look-up chart using the manual recommended reasoning formula method (1988 Revised) to calculate the design flood of Ping Shan Po on Guangdong Province Deqing County Ping Shan dam, which was checked by Guangdong Province comprehensive unit hydrograph method to calculate the design flood. Calculation results show that the two methods to calculate the design flood for error are less than 20%, and the error meets the requirement. Therefore, it is argued that the reasoning formula method (1988 Revised) calculated design flood can be used as the design basis of the Ping Shan Po design flood. At the same time, can provide reference for similar engineering design flood calculation.

design flood； inference formula method； comprehensive unit line method

2016-04-08;

2016-05-24

王超(1985),男,碩士,工程師,主要從事水利工程、節(jié)水灌溉、水土保持等研究設(shè)計工作。

TV122+.3

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1008-0112(2016)06-0015-03