平原地區(qū)小流域洪水過程線推求

一、流域概況

八里莊湖位于泉河流域，湖區(qū)所在位置為淮北平原的泉河洼地，屬臨泉縣城規(guī)劃城區(qū)范圍內，用地類型主要為公園綠地，匯水河道為張臺大溝。來水流域面積7.1km2，湖區(qū)水面0.55km2，總庫容288.6 萬m3。

二、設計洪水

由于缺少實測徑流資料，且本區(qū)為小流域，設計擬采用實測暴雨資料，設計暴雨日程、時程分配參照《安徽省水文手冊》（1975年）中最大24h 暴雨時程分配分析成果，以此計算設計暴雨；采用推理公式，推求設計洪水過程線（概化三角形過程線）。

1.設計暴雨

（1）水文基本資料

①水文測站情況

八里莊湖流域內無水文測站，附近有水文測站1 處，為楊橋站，主要監(jiān)測降雨、泉河水位和徑流，泉河流域面積相對八里莊湖流域大很多，不具有可比性，無法依此類比推出本流域的水位及徑流；但楊橋站有長系列的降雨資料，此次選用楊橋站實測長系列降雨資料作為水文計算基礎資料。

②徑流

八里莊湖徑流補給主要依靠降雨補給，流域內無水文站，沒有任何實測出入湖流量資料，也沒有進行過水位觀測，只能依靠降雨資料推求徑流。

（2）實測降雨資料分析

實測降雨資料采用距本區(qū)僅4.5km 的楊橋水文站建站以來的降雨資料，經適線配線計算，面雨量頻率曲線見圖1。

根據排頻分析，獲得最大1日、3日、7日在各種頻率下的設計點暴雨量如圖1，由于本流域面積僅7.1km2，考慮以點代面，以楊橋水文站設計點暴雨作為本流域的設計面暴雨量。根據安徽省水文手冊，淮河以北，最大24h 暴雨與最大1日降雨量的換算系數(shù)K2=1.13，經換算獲得最大24h 面暴雨見表2。

圖1 最大1d、3d、7d 面雨量頻率曲線圖

根據《安徽省水文手冊》，查表五-13，得最大24h 設計暴雨時程分配見表2。

2.產匯流分析

（1）設計洪峰流量Qm的計算

由于缺乏實測流量資料，也沒有相近流域的實測流量資料或小流域單位過程線，故本次設計采用推理公式進行產匯流分析。

推理公式法的計算公式見表3。

式中：Qm—洪峰流量（m3/s）；

Sp—設計暴雨的雨力；

τ—流域匯流歷時（h）；

tB—產流歷時（即凈雨歷時）（h）；

α—洪峰徑流系數(shù)；

n—暴雨衰減指數(shù)；

m—匯流參數(shù)；

表1 流域內設計暴雨量分析成果表

表2 最大24h 設計暴雨時程分配表

L—流域最長的匯流長度（km）；

i—河道平均比降；

—平均穩(wěn)定入滲率（mm/h）；

F—流域面積（km2）。

式中：Pt—t 時段內的暴雨總量（mm），見表2；

t—設計暴雨歷時（h）；

Sp—設計暴雨的雨力，計算得10年一遇及20年一遇雨力分別為92.3mm/h、107.5mm/h；

n—暴雨遞減指數(shù)。查水文手冊，取0.7。確定m 值，首先按下式計算θ：

θ=5.5/（1/8000）1/3=110，再由θ 值查《水利水電工程設計洪水計算規(guī)范（SL44-2006）》，m取0.95。

用試算法推求Qm：假定Qm=24.0m3/s，則：

根據《臨泉縣城市防洪規(guī)劃》，張臺匯水區(qū)排澇標準為：20年一遇24h 暴雨24h 排出。因此該區(qū)采取20年一遇洪峰流量為30.1m3/s。

（2）設計洪水過程線的推求

采取概化三角形過程線，洪峰流量Qm已在前面求出，過程線總歷時T 為：

表3 推理公式法計算公式表

式中：T—設計洪水過程線總歷時；

Qm—設計洪峰流量（m3/s）；

Wp—設計洪水總量，即為設計洪水總過程線的總面積（m3）；

F—流域面積（km2）；

Rm—設計凈雨深（mm），由于tB>τ，采用Rτ。

T=t1+t2（t1為漲洪歷時，t2為退洪歷時），根據楊橋水文站數(shù)據，t2/ t1=2.75。

經計算洪水過程線主要參數(shù)見表5。20年一遇概化三角形洪水過程線見圖2。八里莊湖20年一遇設計洪水過程線結果見表6。

圖2 20年一遇概化三角形洪水過程線圖

3.成果合理性分析

此次設計采用淮北地區(qū)常用的《安徽省淮北地區(qū)除澇水文計算辦法》進行復核計算，考慮《辦法》采用的系列短，此次設計采用楊橋站長系列降雨資料，利用《辦法》中的淮北平原次降雨徑流關系曲線圖計算流量。

根據《辦法》有關規(guī)定，八里莊湖位于安徽省臨泉縣城關鎮(zhèn)境內，降雨徑流關系采用1 號降雨徑流曲線；利用楊橋站實測降雨資料，以點代面，排頻后推得設計暴雨值。

根據《辦法》，設計暴雨的前期影響雨量3～5年一遇時，取45mm，10～20年一遇設計暴雨前期影響雨量 取55mm；根據計算的P+Pa 值，由降雨徑流關系曲線圖求得設計凈雨深R 值?；幢逼皆涤陱搅麝P系見表7。

表4 八里莊湖產匯流主要參數(shù)計算成果表

表5 洪水過程線主要參數(shù)計算表

表6 八里莊湖20年一遇設計洪水過程線表

根據《安徽省淮北地區(qū)除澇水文計算辦法》，流域面積在50km2以下時排水模數(shù)計算用下式計算：

式中：α—最大24h 凈雨占三天凈雨總量的權重，其值約為84%；

R—三天暴雨相應的凈雨深（mm）。

排澇模數(shù)計算成果見表8。各工況下不同頻率設計流量計算成果見表9。

上述計算的流量值為24h 暴雨平均排出的流量值，若前述計算的10年一遇及20年一遇設計洪水過程換算成平均流量值，兩者對比見表10。

表7 降雨徑流關系表

表8 排澇模數(shù)計算成果表（單位：m3/s/km2）

表9 流量計算成果表（單位：m3/s）

三、結論

上述兩種辦法均是采用實測暴雨資料進行計算，根據表10 分析結果，采用小流域推理公式計算的洪水過程與淮北除澇水文計算辦法分析的結果極小，因此此次推算的洪水過程是合理的■

表10 24h 暴雨平均流量比較表