藉河南沟河汇流口以上段设计洪水分析计算
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摘 要：通过水文比拟法和瞬时单位线法计算藉河南沟河汇流口以上段洪水洪峰流量，并对计算成果进行分析，根据流域实际和暴雨特征合理选取洪峰流量值。
关键词：设计洪水;水文比拟法;瞬时单位线法
中图分类号：TV122 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2020）11-0102-02
Abstract： The flood peak discharge above the confluence of Xihe River and Nangou River is calculated by hydrological analogy method and instantaneous unit line method， and the calculation results are analyzed. The flow value of flood peak is reasonably selected according to the reality of the basin and the characteristics of rainstorm.
Keywords： design flood; hydrological analogy method; instantaneous unit curve method
1 流域特性
藉河是渭河右岸的一級支流，发源于甘谷县南部海拔2472m的瘦驴岭，西东流向，于麦积区花牛镇以西2.0km处的峡口汇入渭河，主流长81.2km，流域面积1267km2，主河道平均比降为7.91‰，主要支流有金家河、南沟河等。藉河流域南部属西秦岭山地的北延部分，北部为陇东黄土沟壑区。
藉河径流主要由降水补给，主要径流集中在每年的5～10月，其中6～9月主汛期四个月的来水量占全年的49.6%，据藉河天水水文站1958～1997年40年的径流系列资料分析，多年平均流量为2.52m3/s。
藉河洪水主要由暴雨产生，年最大洪水最早出现在5月，最迟出现在10月，尤以7～8月最为集中，流域暴雨为局部偏多，则发生的各支流区域性洪水也偏多。藉河洪水过程多以单峰为主，中小洪水一般在3小时左右，历时较短。
2 水文基本资料
藉河流域设有天水水文站，位于天水市秦州区天水郡桥头，1958年7月设立后观测至今，控制流域面积1019km2。测验项目有水位、流量、泥沙、降水、蒸发等。该站测验河段基本顺直，两岸均筑有砌石护堤，河床为砂卵石组成。该站上游600m处有南沟河汇入，下游220m处为藉河天水郡公路大桥。
3 历史洪水
藉河历史上曾发生过两次特大洪水，分别是1959年、1936年。据《甘肃省洪水调查资料》记载，甘肃省水文总站黄委会设计院1974年9月23日的调查：被访问者当时54岁，听父亲说是1928年洪水最大，而黄委会调查的1928年的洪水远远小于1959年，而1959年3260m3/s的实测洪水也存在偏大问题，其次是1936年的洪水，洪峰流量为2320m3/s，当时被访问者说他父亲是1900年以前出生的，根据以上情况分析，1959年的特大洪水的重现期为2010-1900+1=111年（根据省设计院《渭河流域防洪治河规划水文专题报告》，1959年的特大洪水重现期从1900年起算）。
4 设计洪水计算
由于与参证站面积相差超过20%，且有大支流南沟河汇入，为保证设计洪水成果的合理性。该段设计洪水分析计算可采用水文比拟和瞬时单位线法两种方法进行对比验证。
4.1 水文比拟法
4.1.1 参证站设计洪水
藉河天水水文站1958年起有实测洪水资料，本次计算搜集到藉河天水郡水文站1958至2010年53年的年最大洪峰流量值，再加上1936年的调查历史特大洪水，把藉河天水水文站1936年以来调查及实测的共54个年份的洪水作为一个连续系列，将其中的首两项（1959、1936年），按历史特大洪水处理，在N=111年内排位，其经验频率公式为：
式中：PN-特大洪水第N项的经验频率;N-特大洪水重现期;M-特大洪水序位;M=1.2……a
其余年份洪峰按一般洪水对待，其经验频率计算采用“统一处理法”，计算公式为：
式中：a-在N年中连续顺位的特大洪水项数;N-调查考证期;n-实测洪水系列项数;L-实测洪水系列中抽出作为特大值处理的洪水项数;m-实测一般洪水的序位，m=L+1、L+2……n;Pm-实测系列第m项的经验频率。
然后用矩法计算出P-Ⅲ型曲线的三参数
（3）
式中：-加入特大历史洪水后系列的均值（m3/s）;Qj-历史特大洪水，j=1.2.a;Qi-实测一般洪水，i=L+1……n;L-在实测洪水中作为特大洪水处理的项数;
（4）
式中：CV-加入历史特大洪水后的变差系数
经计算并调整：CV=1.5 CS/CV=2.6 Q=360m3/s，计算结果见表1。
4.1.2 藉河南沟河汇流口以上段设计洪水计算
藉河与南沟河汇流口以上控制流域面积为734.9km2，藉河天水水文站控制流域面积1019km2，两者面积相差27.9%，因流域内自然地理条件较为一致，降雨比较均匀，多为全流域面上产流，可用面积比拟法进行缩放。
采用藉河天水水文站洪峰流量计算成果，按照水文比拟法计算藉河南沟河汇流口以上段设计洪水洪峰流量。计算公式如（5）： Q设=（F设/F参）0.6Q参 （5）
Q设-拟建工程控制流域面积设计洪峰流量（m3/s）;
Q参-参证站控制流域面积设计洪峰流量（m3/s）;
F设-拟建工程控制流域面积（km2），734.9km2;
F参-参证站控制流域面积（km2），1019 km2。
将计算参数数据代入公式，计算结果见表2。
4.2 瞬时单位线法推求设计洪水
选取藉河流域关子镇、黄集寨和天水3处雨量站主雨峰为6h的综合雨型，按6h、24h雨量同频率放大，计算得百年一遇设计雨量，用3站平均值计算面设计雨量。项目区百年一遇面雨量计算表见表3。
流域下垫面属黄土区（藉口以上有树林分布），用《甘肃省暴雨洪水图集》黄土山林区入渗率f查用表进行产流计算。经过分析计算项目区100年一遇设计洪水洪峰流量为1960m3/s。
同理采用瞬时单位线法计算得50年一遇设计洪水洪峰流量为1591m3/s;20年一遇设计洪水洪峰流量为1056m3/s;10年一遇设计洪水洪峰流量为698m3/s。
两种方法计算设计洪水洪峰流量成果对比表见表4。
5 结论及建议
5.1 结论
上述两种方法各频率设计洪水成果较为接近。由临近水文站实测流量资料推求该测验断面设计洪水，用水文比拟法推至项目区河段是目前常用的一种较为准确的计算方法，本次计算中藉河天水站歷史洪水考证清楚，实测系列较长（1958～2010年），洪水计算方法正确，参数符合流域特性。历史洪水的引用排位和《渭河流域防洪治河规划水文专题报告》一致。瞬时单位线法选用参数、系数资料系列较短，故本次采用水文比拟法的分析计算成果作为设计采用值更为合理。
5.2 建议
（1）对于流域面积与参证站相差超过20%，区间有较大支流汇入的河段水文分析计算中，应采用至少两种方法进行分析计算，相互比较。（2）应对流域下垫面和暴雨特征进行认真分析，考虑局部暴雨中心的影响。（3）设计洪水成果的选用，要综合考虑，充分论证，既充分考虑通过水文测站分析计算所得的结果，又能与流域实际相结合，合理选用设计采用值。
参考文献：
[1]天水市水利水电勘测设计院.天水市秦州区藉河平峪沟至南沟河河口段初步设计报告[R].天水：天水市水利水电勘测设计院，2014.
[2]甘肃省水文水资源局.甘肃省暴雨特性研究[M].兰州：兰州大学出版社，2003.
[3]甘肃省水利厅.甘肃省暴雨洪水图集[M].兰州：甘肃省水利厅，1988.
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