洪峰流量推求方法實例分析

孫全章

摘? 要：在實際洪峰實測過程中，常常會因為各種問題，而無法實測到洪峰的最大流量，如何能合理有效的推求出洪峰流量，就成為了一個難以解決的問題。文章以西南岔河南岔站為例，通過南岔站的實測資料，利用水力學原理推求南岔站的最大洪峰流量，并進行對比分析，提出可供參考性意見。

關鍵詞：西南岔河流域;最大洪峰流量;水力學;水位流量關系

中圖分類號：P338? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）05-0133-02

Abstract： In the actual flood peak measurement process， often because of a variety of problems， the maximum flow of the flood peak can not be measured， how to reasonably and effectively deduce the flood peak flow has become a difficult problem to solve. In this paper， taking the southwest bifurcation Henan bifurcation station as an example， based on the measured data of the south bifurcation station， the maximum flood peak discharge of the south bifurcation station is deduced by using the hydraulic principle， and the comparative analysis is carried out， and some suggestions are put forward for reference.

Keywords： southwest Chahe River Basin; maximum flood peak discharge; hydraulics; water level-discharge relationship

1 概述

在大洪水過程中，常常會因為各種因素，無法實測到洪峰流量，因此在某些情況下，需要進行洪峰流量等資料的推求。通常在有糙率和比降資料的地區(qū)，可直接通過水力學謝才-曼寧公式推求，但在無糙率、比降資料等地區(qū)的洪峰推求較為困難。本文通過對實測資料的分析及結(jié)合謝才-曼寧公式，通過兩種方法來推求洪峰流量，并進行對比分析。

2 洪峰推求兩種方法

2.1 謝才-曼寧公式

謝才-曼寧公式是總結(jié)河渠均勻流情況，得出的計算過水斷面平均流速v的公式：

式中R為水力半徑;J為比降;n為糙率。如果可知斷面面積A，則就可知斷面流量Q：

2.2 無糙率和比降資料的推求方法

對無糙率和比降的測站，可通過水位流量關系線與謝才-曼寧公式相結(jié)合作高水延長，從而推求洪峰流量。根據(jù)水位與流量存在的相關關系，可知水位與式（2）也同樣存在著相關關系，將式（2）中■J■與AR■分別設為a和b，則（2）式就可改寫為：

水位Z分別與a、b兩項存在相關關系，那么水位與這兩項也分別可繪制關系曲線，通過相關的曲線延長計算就可求得洪峰流量。

3 實例流域計算分析

3.1 流域概況介紹

西南岔河為湯旺河下游右岸支流，流域面積2757km2，屬典型的山溪性河流，流域洪水為暴雨徑流型洪水。南岔水文站是西南岔河的出口控制站。

3.2 洪水概況

2018年受臺風影響，西南岔河流域發(fā)生特大洪水。南岔站于2018年7月26日出現(xiàn)洪峰，由于安全等因素考慮，無法實測洪峰水位與流量，后經(jīng)洪水調(diào)查知洪峰水位為95.08m，洪峰流量約950m3/s。

3.3 無糙率比降的洪峰流量推求

無糙率比降的洪峰流量推求其主要是依靠水位流量關系線，與謝才-曼寧公式兩者有效結(jié)合做高水延長，來推求最高洪峰流量，現(xiàn)可知南岔站部分實測資料見下表1。

由表1可知西南岔河南岔站為寬淺河道，則水利半徑R可用平均水深代替，由此可計算a與b兩個相關項。通過已知斷面面積及平均水深，即可計算a值，由a值則可計算b值，計算成果見下表2。

根據(jù)表2繪制水位與流量、a、b三項相關圖。在高水部分，斷面的糙率n與比降J都接近常值，因此J值也趨于常值不變，則在高水延長時就可順勢進行順直延長，并順勢延長AR線，詳情見圖1。

從圖1中可查得J值為1.42，AR值為639，從而求得相應洪峰流量約為907m3/s。

3.4 根據(jù)糙率比降的洪峰流量推求

由表1可知部分實測流量的糙率比降，利用表1繪制水位與流量、比降、糙率三項相關圖。在高水部分的比降與糙率均接近一個不變的常值，由此進行高水趨勢延長，詳情見圖2。

從圖2中可查得比降J為10.5，糙率n為0.023，根據(jù)大斷面計算面積A為377m2，平均水深為2.5m，根據(jù)式（3）求得相應洪峰流量約為978m3/s。

4 對比分析

由表3可知，無糙率比降推求的洪峰流量與洪水調(diào)查的洪峰流量相差約4.5%;利用糙率比降法推求的洪峰流量與洪水調(diào)查的洪峰流量相差約2.9%。由此可見利用比降糙率推求的洪峰流量結(jié)果更加的接近真實的洪峰流量，此種方法比無糙率比降法的結(jié)果更加準確。但比降糙率法所需要的數(shù)據(jù)資料較多計算較為麻煩，無糙率比降法相較糙率比降法更加簡單方便快捷，化零為整的參數(shù)整合，也避免了很多參數(shù)的計算誤差，這種方法的計算結(jié)果誤差也在洪峰流量推求的允許誤差之內(nèi)，并且無糙率比降法對于大多沒有糙率比降資料的中小河流更加適合。

5 結(jié)束語

無糙率比降法的洪峰流量推求，比較適合一些天然河道，對主槽穩(wěn)定，河道呈寬淺式的河流運用有較好的效果，對窄深式河道并不適用。若在高水位發(fā)生漫灘的時候，主槽和漫灘部分應分別計算流量進行延長。對于一些資料較少的情況下，這是一種可以計算洪峰流量較為便捷的方法。文章所舉實例數(shù)據(jù)較少，僅提供方法參考。

參考文獻：

[1]包為民.水文預報[M].水利水電出版社，2009.

[2]芮孝芳.水文學原理[M].中國水利水電出版社，2004.