水文比擬法計算設(shè)計洪峰流量時集水面積分級修正的探討

石 浩

(貴州省水利水電勘測設(shè)計研究院，貴陽 550002)

水文比擬法計算設(shè)計洪峰流量時集水面積分級修正的探討

石 浩

(貴州省水利水電勘測設(shè)計研究院，貴陽 550002)

水利水電工程的設(shè)計洪水計算成果要安全可靠，且符合設(shè)計流域的洪水特性。在水文比擬法計算壩址設(shè)計洪水過程中，因水文依據(jù)站所在流域與設(shè)計流域的集水面積上的差異性，采用水文比擬法計算設(shè)計洪水洪峰流量時，結(jié)合歷史洪水調(diào)查成果及雨洪法(或其他方法)計算的設(shè)計洪水成果，當(dāng)依據(jù)站集水面積大于200km2，設(shè)計壩址集水面積小于200km2，建議不考慮集水面積分級修正。當(dāng)依據(jù)站集水面積小于200km2，設(shè)計壩址集水面積大于200km2，結(jié)合壩址的歷史洪水調(diào)查成果，雨洪法計算設(shè)計洪水成果等，可斟酌是否考慮集水面積的分級修正。以當(dāng)前水文比擬法計算過程設(shè)計過程中，洪峰流量時集水面積分級修正工作開展的情況為基礎(chǔ)，結(jié)合近年來的工作經(jīng)驗，提出如何提升洪峰流量時集水面積分級修正工作質(zhì)量。

水文比擬法；設(shè)計洪峰流量；集水面積分級修正；合理性分析

0 引 言

水利水電工程的建設(shè)目的，不僅是為人們提供日常生活用水、灌溉用水，同時也要利用水利水電工程來控制洪水，減少洪水對周圍流域產(chǎn)生的負(fù)面影響，所以要對水利水電工程設(shè)計洪水計算方法問題進(jìn)行研究，針對不同地區(qū)的實際情況，提出問題的解決方式，提升水利水電工程項目的設(shè)計質(zhì)量、施工質(zhì)量以及使用質(zhì)量。水利水電工程設(shè)計洪水計算方法有很多，水文比擬法是其中一種最為常見的設(shè)計洪水計算方法。貴州省水文測站較少，特別是200km2更是少之又少，各條河流的暴雨洪水特性差異較大，且因水文測站相對較少，且分布不均，因此，在水文比擬法計算壩址洪水時，應(yīng)根據(jù)設(shè)計流域及依據(jù)站流域的集水面積差異情況，斟酌考慮集水面積分級修正推求壩址設(shè)計洪水。

1 面積比指數(shù)的確定

貴州省洪峰流量均值面積比指數(shù)平均值為0.67，不同的河流，或同一河流不同的河段洪峰流量面積比指數(shù)也不盡相同。洪峰流量均值面積比指數(shù)一般通過本流域及鄰近流域相關(guān)測站的洪峰流量均值與集水面積建立冪回歸分析，冪指數(shù)即為面積比指數(shù)。貴州省小于200km2水文測站較少，根據(jù)貴州省有關(guān)的分析成果，200km2小流域的洪峰流量均值面積比指數(shù)取0.75(《貴州省暴雨洪水計算實用手冊》(含修訂本)中雨洪公式集水面積分級是按300km2，而通常采用的分級集水面積為200km2，文章按200km2考慮)。

2 考慮與不考慮集水面積分級修正的設(shè)計洪水計算及合理性分析

1)南花水文依據(jù)站控制集水面積為463km2，設(shè)計洪峰流量統(tǒng)計參數(shù)為Qm=468m3/s，Cv=0.98，Cs=4Cv；西江水庫壩址以上集水面積為28.6km2，采用水文比擬法推求壩址設(shè)計洪峰流量，方法①考慮集水面積的分級修正；方法②不考慮集水面積的分級修正。根據(jù)前面的計算公式(洪峰流量均值面積比影響指數(shù)n按全省均值考慮，取0.67)，計算出多年平均洪峰流量均值，然后根據(jù)集水面積差異等確定壩址以上流域的變差系數(shù)Cv，偏態(tài)系數(shù)Cs=4Cv，成果見表1。

表1 設(shè)計洪水計算成果比較

2)水文依據(jù)站控制集水面積為189km2，設(shè)計洪峰流量統(tǒng)計參數(shù)為Qm=159m3/s，Cv=0.76，Cs=4Cv；某水庫壩址以上集水面積為365km2，采用水文比擬法推求壩址設(shè)計洪峰流量，方法①考慮集水面積的分級修正；方法②不考慮集水面積的分級修正。根據(jù)前面的計算公式，計算出多年平均洪峰流量均值，然后根據(jù)集水面積差異等確定壩址以上流域的Cv，Cs=4Cv，成果見表2。

表2 設(shè)計洪水計算成果比較

從計算的設(shè)計洪水成果來看，第一種情況：當(dāng)水文依據(jù)站集水面積大于200km2，設(shè)計壩址集水面積小于200km2，考慮集水面積分級修正的成果較不考慮集水面積分級修正的洪峰流量均值要小14.4%左右；第二種情況：當(dāng)水文依據(jù)站集水面積小于200km2，設(shè)計壩址集水面積大于200km2，考慮集水面積分級修正的較不考慮集水面積分級修正的洪峰流量均值要大0.5%左右；因依據(jù)站及壩址集水面積的差異不同，這種差異變化隨之變化；但不變的是依據(jù)站集水面積大于200km2，設(shè)計壩址集水面積小于200km2，考慮集水面積分級修正的較不考慮分級修正的成果要小一些，依據(jù)站集水面積小于200km2，設(shè)計壩址集水面積大于200km2，考慮集水面積分級修正的較不考慮分級修正的成果要大一些。僅從設(shè)計成果安全角度考慮，第一種情況可不考慮集水面積的分級修正；第二種情況則需考慮集水面積的分級修正。

雨洪法是小流域設(shè)計洪水計算最常用的方法，《貴州省暴雨洪水計算實用手冊》(含修訂本)中集水面積在1000km2以下流域擬定了5個計算公式，主要根據(jù)集水面積的不同擬定不同的計算公式(集水面積在25-300km2之間根據(jù)流域幾何特征值)，公式間銜接處采用集水面積大的計算公式計算的設(shè)計洪水成果要小于小面積計算公式計算的成果。對應(yīng)小流域而言，特別是集水面積小于300km2的特小流域，依據(jù)站所在流域與設(shè)計流域下墊面條件及產(chǎn)匯流條件相似的情況下，一般設(shè)計洪水洪峰模數(shù)與集水面積成反正，小流域洪峰流量模數(shù)要大于大流域洪峰流量模數(shù)；因此，個人認(rèn)為當(dāng)依據(jù)站集水面積大于200km2，設(shè)計壩址集水面積小于200km2，建議不考慮集水面積分級修正；當(dāng)依據(jù)站集水面積小于200km2，設(shè)計壩址集水面積大于200km2，結(jié)合壩址的歷史洪水調(diào)查成果，雨洪法計算設(shè)計洪水成果等，可斟酌是否考慮集水面積的分級修正。

5 結(jié) 論

從工程的安全角度考慮，設(shè)計洪水計算成果要安全可靠，且符合設(shè)計流域的洪水特性。在水文比擬法計算設(shè)計洪水過程中，因水文依據(jù)站所在流域與設(shè)計流域的集水面積上的差異性，采用水文比擬法計算設(shè)計洪水洪峰流量時，結(jié)合歷史洪水調(diào)查成果及雨洪法(或其他方法)計算的設(shè)計洪水成果，當(dāng)依據(jù)站集水面積大于200km2，設(shè)計壩址集水面積小于200km2，建議不考慮集水面積分級修正。當(dāng)依據(jù)站集水面積小于200km2，設(shè)計壩址集水面積大于200km2，結(jié)合壩址的歷史洪水調(diào)查成果，雨洪法計算設(shè)計洪水成果等，可斟酌是否考慮集水面積的分級修正；為工程的設(shè)計提供可靠的依據(jù)。

[1]汪德麟，劉彥祖.應(yīng)用貴州省雨洪公式計算施工期設(shè)計洪水需注意的問題[J].貴州水力發(fā)電，2008(06)：1-4.

[2]王繼輝，郭履維，鹿坤.貴州特小流域暴雨洪水計算[J].貴州水力發(fā)電，1995(03)：7.

[3]王繼輝.貴州暴雨洪水計算綜述[J].貴州水力發(fā)電，2000(01)：1-6.

1007-7596(2017)07-0090-02

2017-06-18

石浩(1978-)，男，貴州松桃人，高級工程師，從事水文及水資源工程工作。

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