基于小流域设计洪水计算方法的研究
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作者:郭成建 况卫明
摘 要：对小型水库除险加固工程无实测资料的小流域设计洪水计算问题进行探讨，运用推理公式法计算了牛尾合潭流域涉及洪峰流量，并通过建立洪峰流量与流域特征值的复相关关系，对推理公式计算成果进行了复核。复相关关系法理论充分，成果可靠，可为小流域设计洪水计算成果合理性分析提供参考。
关键词：特小流域;设计洪水;计算方法;合理性
中图分类号：TV122文献标识码：A
1 研究背景
通过对江西省现状小型水库除险加固设计中设计洪水计算方法调研，小型病险水库加固前，大部分水库没有水文基本资料和水文分析计算成果。从调查的四十多座水库除险加固设计看，水文计算基本都是采用《江西省暴雨查算手册》[1][2]来进行复核和计算的，少数用邻近水文站点的历年水文数据验证成果的合理性。因设计洪水计算成果直接关系到工程除险加固设计质量、投资大小和工程安全，设计洪水计算成果的合理性显得尤为重要。
根据江西省实际特点，小型水库尤其小二型水库涉及流域往往为特小流域（流域面积小于10km2），特小流域与其他类型流域相比，除集水面积小之外，在暴雨洪水产流、汇流方面也具有独特的特点。本文结合牛尾合潭流域运用手册查算法计算设计洪水，同时运用其它不同计算方法对其成果进行横
向比较分析其合理性，对指导小型水库除险加固工程中特小流域设计洪水计算提供参考。
2 设计洪水计算方法
牛尾合潭水库位于大余县新城镇樟树下村境内，坝址以上集雨面积为3.55km2，主河道长4.98km，主河道平均纵比降为0.029，坐落章江窑下河牛尾合潭水上，整个流域范围内山青水绿，上游两岸植被良好，人类活动影响小，水土流失影響不明显。牛尾合潭水库坝址处无雨量站，流域上下游无水文测站，没有实测的流量资料.
2.1 推理公式法
暴雨统计参数采用《江西省暴雨洪水查算手册》[3]进行查算，成果见下表。
2.1.1 产流计算
依据《江西省暴雨洪水查算手册》，采用推理公式法计算设计流量时，视流域面积大小采用1h或3h为时段的暴雨雨型进行分配计算。本次采用控制时段△t=1h，按《手册》中提供的暴雨时段分配比例，求的各频率下的时段暴雨分配。《江西省暴雨洪水查算手册》把产流分区共分为九个区域，本工程在第II区。该区流域最大蓄水量IM取值110mm，前期土壤含水量Pa取值70.0mm，设计频率P=3.33%下的下渗率计算取用经验公式fc=0.196I求得。扣除初损和稳渗，从而计算出各频率24h净雨过程。
2.1.2 汇流计算
汇流计算推理公式法[4]如下：
Qm=0.278·h·F/τ（1）
τ=0.278L/（mJ1/3Q1/4）（2）
式中：θ= L/J1/3;m=0.492（L/J1/3）0.164;Qm为洪峰流量，m3/s;h 在全面汇流时段表示相应于τ时段的最大净雨，在部分汇流时段表示单一洪峰的净雨，mm。
推理公式法汇流计算仅能估算洪峰流量。本例运用推理公式法推求得设计频率P=33.3%设计洪峰流量为37.1m3/s。
2.2 设计洪水与流域特征值复相关关系法
在设计洪水计算中，流域特征基本不影响设计暴雨量计算及产流过程的分析，主要影响汇流过程分析。因此，根据李科国[5]等在特小流域设计洪水计算中的研究成果，依据产汇流计算分区，选择大于10km2的多个流域分析设计洪水与流域特征值的相关关系，建立设计洪峰流量与流域面积F次方、河道比降J，与河道长L 的复相关关系，以此寻求计算特小流域设计洪峰流量的方法。[6][7]本文参照其理论建立了适用于江西省产汇流II区的特小流域设计洪峰流量与流域特征值复相关关系公式如下：
Qm（p=3.33%）=96.018×（FJ0.1550L0.90511.2682（3）
将本项目牛尾合潭流域特征值带入上式，计算得设计频率P=33.3%设计洪峰流量为37.8m3/s。
3 结语
本文牛尾合潭流域设计洪水计算采用了传统的推理公式法和设计洪水与流域特征值复相关关系法两种方法分别计算。从设计洪峰流量计算成果看，两种方法计算成果相差不大，复相关法过程相对简单，只要在同产汇流分区，建立复相关关系既能通过影响暴雨洪水特性的流域特征参数计算出设计洪峰流量，可方便用于小流域设计洪水计算成果的合理性分析。
参考文献：
[1]郭生练.设计洪水计算方法研究进展与评价[J].水利学报，2016，47（3）：302-314.
[2]梁海宏.缺乏资料的小流域洪水细算方法分析[J].陕西水利，2018，4：196-198.
[3]江西省水文局.江西省暴雨洪水查算手册[M].南昌：江西省水文局，2010.
[4]赵银玲.基于产汇流理论的设计洪水推理公式法改进[J].人民长江，2018，49（20）：29-34.
[5]李国科.特小流域暴雨洪水分析[J].人民长江，2017，48（16）：6-9.
[6]水利部长江水利委员会水文局、水利部南京水文水资源研究所.水利水电工程设计洪水计算手册[M].北京：中国水利水电出版社，2001.
[7]袁慰平，张令敏，黄新芹，等.计算方法与实习[M].南京：东南大学出版社，1991.
基金项目：江西省水利厅科技项目“小型水库除险加固设计实用技术研究”（KT201536）
作者简介：郭成建（1988-），男，硕士，主要从事水文与水资源相关工作。
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