采用洪峰流量與面積的雙對數(shù)曲線圖對洪水進行合理性評價

【摘要】洪峰流量均值和流域面積有著一定的函數(shù)關系，Qm=CF2/3，本文結合雙對數(shù)曲線圖，對輸水管線75.24km沿線41條山洪溝斷面設計洪水洪峰流量進行成果合理性分析，以為提供合理可信的設計洪水成果供設計計算采用。

【關鍵詞】函數(shù)關系；洪峰流量；流域面積；洪峰模數(shù)

一、工程概況

寧夏中南部城鄉(xiāng)飲水安全水源工程是寧夏投資規(guī)模最大、受益范圍最廣、受益人口最多、建設最為緊迫的民生工程。其目的是將涇河水截引、調蓄以后向北輸送到固原市原州區(qū)、彭陽縣、海原縣、西吉縣的44個鄉(xiāng)鎮(zhèn)603個行政村3559個村民小組，解決這一區(qū)域110.8萬城鄉(xiāng)居民的飲水安全。作為集水資源配置、城鄉(xiāng)供水、扶貧開發(fā)為一體的重點水利工程，該項目1972年提出，2010年進行評估工作，2012年開工建設，總工期4年， 2016年10月基本建成通水。

該工程以涇河上游源區(qū)為水源地，從涇河干支流多條河流分散取水；輸水總干線起自涇河干流龍?zhí)端畮欤赝局饾u納入從策底河、涇河其他支流、暖水河、頡河等河流截引的水量，向北穿越?jīng)芎优c清水河分水嶺，引水至固原市南郊。

輸水線路全長75.24km，沿途穿越大小山洪溝約41處，工程通過布設管橋及過溝防護工程穿越山洪溝道。為了計算各穿越斷面洪水沖刷深度，需要提供設計標準情況時各個斷面合理的設計洪水成果。而且本工程輸水線路較長，沿線分別穿越寧夏暴雨產流分區(qū)中的六盤山森林區(qū)、過渡區(qū)及黃土丘陵區(qū)。

設計洪水計算主要依據(jù)《寧夏暴雨洪水圖集》（1986年）和重新修訂的寧夏不同歷時暴雨參數(shù)等值線圖計算。由于工程輸水管線沿線山洪溝道無調查資料，對設計洪水成果的合理性只能通過其他方法進行評價。

二、如何使用雙對數(shù)曲線圖來對設計洪水成果進行分析

所謂雙對數(shù)曲線圖，就是圖的兩個坐標軸的刻度均為對數(shù)刻度，形如y=axb的指數(shù)曲線，在雙對數(shù)曲線圖中就表現(xiàn)為一條直線，b就是這條直線的斜率（這里的斜率并不是按數(shù)軸上的刻度值計算的，而是將坐標軸看成普通坐標軸，按坐標軸的單位長度計算的）。

由于洪峰流量均值和流域面積有著一定的函數(shù)關系，Qm=CF2/3，在暴雨洪水條件和下墊面條件相似的地區(qū)其洪峰模數(shù)應該是相近的，它們的洪峰流量設計結果和流域面積點繪在雙對數(shù)曲線圖上即會呈現(xiàn)出集中分布在一條直線兩側的均勻的點群。

同時，洪峰模數(shù)C存在著地區(qū)分布規(guī)律，并且符合暴雨洪水和下墊面條件的地區(qū)分布特點。對于暴雨洪水分區(qū)的六盤山森林區(qū)、過渡區(qū)、黃土丘陵區(qū)一般而言，黃土丘陵區(qū)C值最大，過渡區(qū)次之，六盤山森林區(qū)最小。通?？梢杂肅值來分析洪峰流量的調查精度和頻率計算的合理性。

通過匯流面積與洪峰流量關系曲線圖，對該成果建立洪峰模數(shù)關系進一步分析計算成果的合理性。

三、計算分析

對水庫、截引點及管線穿溝建筑物3.33%和1%頻率設計洪水成果分析，建立設計洪峰流量的地區(qū)綜合分析圖即設計成果與面積的雙對數(shù)曲線圖（見圖1和圖2）。

當計算結果合理時，在雙對數(shù)曲線圖中三個分區(qū)的點群分布應該表現(xiàn)為三條截距不同、斜率相同的直線，截距的大小反應洪峰模數(shù)的大小，依次應該是黃土丘陵區(qū)最大，過渡區(qū)次之，六盤山森林區(qū)最小，即三條點群線黃土丘陵區(qū)的在最上方，過渡區(qū)在中間，六盤山森林區(qū)在下邊。通過分析，相同頻率下設計洪峰流量的地區(qū)綜合分析圖的結果與分析一致，說明計算成果合理可靠。

結論

通過對輸水管線沿線各山洪溝道斷面匯流面積與洪峰流量關系點繪雙對數(shù)曲線圖發(fā)現(xiàn)，它們符合洪峰模數(shù)C的一般地區(qū)分布規(guī)律，并且符合暴雨洪水和下墊面條件的地區(qū)分布特點，說明本次計算的洪水結果較為合理可信。