２０１７年第１０期 黑龙江水利科技 Ｎｏ．１０．２０１７ （第４５卷） Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ （Ｔｏｔａｌ Ｎｏ．４５） 文章编号：１００７—７５９６（２０１７）１０—００４１—０２ 无资料地区特小流域设计洪水计算方法分析 綦 晶 ，薛 莲 （１．中水东北勘测设计研究有限责任公司，长春１３００２１；２．呼伦贝尔市水资源管理站，呼伦贝尔０２１０００） 摘要：针对特小流域水文资料、设计洪水推算难的问题，研究计算简便、计算精度较高的洪水 计算方法，对指导特小流域洪水设计具有重要意义。文章结合现阶段特小流域设计洪水常用 的几种计算方法，分析了不同计算方法的特点及其适用性，并以南沟子流域设计洪水推算为 例，对两种常见的特小流域洪水计算方法进行横向比较。 关键词：无资料地区；特小流域；设计洪水；计算方法 中图分类号：ＴＶ１２２．３ 文献标识码：Ｂ ０前言 算采用的设计方法有推理公式法、一院两所法、瞬时 单位线法等。单位线法适用于流域集水面积在２００ 我国具有较为丰富的水资源，其中流域面积在 一ｌＯ００ｋｍ 、洪水资料缺失的情况，对于特小流域设 ｌＯＯｋｍ 以下的河流更是分布广泛。小河流之上修建 计洪水计算一般不采用。下面对２种常用的特小流 小型水库、灌溉工程等对地区农业及防洪都具有重 域计算方法进行简要介绍。 要意义，而水利建筑物的设计需要依据小流域某种 １）推理公式法。该方法使用之前需要把计算流 频率的设计洪水¨。］。特小流域与其他类型流域相 域的产流、汇流条件都均化和概化，再将水流运动方 比，除集水面积小之外，在暴雨洪水产流、汇流方面 程和连续方程联立求解，推导计算得到计算流域出 也具有独特的特点。对于特小流域洪水设计计算， 口断面洪峰流量公式。在确定稳定入渗率 之后， 国内外学者进行了大量的研究，总结了很多理论公 按照一定标准的入渗率将净雨划分为两部分，即地 式和计算方法，文章在分析特小流域不同洪水计算 表净雨和地下净雨，在根据所计算流域特征参数推 方法适用性和优缺点基础上，结合南沟子流域设计 求洪水参数Ｉｎ。绘制洪峰流量与流域汇流时间、洪 洪水计算实例，探讨适合本地区的特小流域设计洪 峰流量与时间两种关系曲线，得到地表洪峰流量。 水计算方法。 根据计算得到的地表洪峰流量求地下洪峰流量，根 １ 特小流域设计洪水计算方法分析 据等腰三角形分配原则，求得地下洪峰流量，两者相 加就是所求设计洪峰流量。 流域设计洪水计算由来已久，并且在运用过程 ２）一院两所法。一院两所法可以用于集水面积 中不断进行充实和完善，计算精确度也逐步得到提 小于ｌＯｋｍ 以下的特小流域。该方法最大特点在于 升。２０世纪８０—９０年代，小流域水利工程设计洪水 计算过程中取代了矩形概化线性分配，并用最大同 计算主要采用的方法有历史恒基估算法、水文比拟 时汇流面积非线性分配进行代替，这样可以使计算 法和诺模图表推求法等，这几种方法都是在水文资 过程与洪峰形成规律更加吻合。同时计算中考虑坡 料短缺的情况下，运用简单的估算方法对设计洪水 面流忙流因素、变动的洪峰径流系数、断面扩散系数 进行推求，不确定因素太多，计算精度较低 Ｊ。近年 等因素，使得一院两所法更适用于特定流域的设计 来计算机技术的不断进步，目前，小流域设计洪水计 洪水推算 Ｊ。 ［收稿日期］２０１７—０９—１８ ［作者简介］綦晶（１９８３一），女，辽宁鞍山人，工程师，研究方向为工程水文；薛莲（１９８３一），女，河南沁阳 人，高级工程师，研究方向为水利工程和水资源管理。 一４１— ２０１７年第１０期 （第４５卷） 黑龙江水利科技 Ｎｏ．１０．２０１７ Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ （Ｔ０ｔａｌ Ｎｏ．４５） ２基本情况 ２．１流域概况 数；Ｙ为反映流域汇流特征的指数。 选取某一控制断面，计算参数取值如表１所示。 经计算控制断面处设计洪水计算成果为１３１ Ｉｎ ／ｓ。 表１ 控制断面设计洪水计算参数表 多金河地处嫩江县西南部的临江乡境内，为嫩 江右岸一级支流，发源于临江乡东南部的１１１国道 西侧，由东至西横穿临江乡，最后在多金村南侧注入 嫩江。南沟子是多金河右岸的一条支流，发源于临 江乡东南方，先后流经临江乡、新立屯，在多金村附 近汇人多金河。南沟子河道总长１５．８６ｋｍ，河道平 均比降４．７２‰。 ２．２气象 南沟子流域属中温带季风气候区，冬季寒冷干 燥，历时长；春季多风，蒸发量大、湿度小；夏季温湿 多雨；秋季降温急骤，历时短。年内及年际气温变化 较大。据嫩江气象站资料统计，本区多年平均气温 一０．５℃，极端最高气温３８．１ ｏＣ，极端最低气温一 ４７．３℃。多年平均降水量４８７ｍｍ，降水年内分配极 不均匀，降水量主要集中在６—９月，占年降水量的 ８０％以上，其中７—８月降水量占年降水量的５０％以 上，冬季降水量很少，仅占年降水量的５％以下。该 地区多年平均水面蒸发量６６３ｍｍ，受日照、风、植被、 气温等因素的影响，蒸发量年内分配极不均匀，每年 的４—６月由于１３照增强，升温快，风速大，湿度小， 蒸发量大，占全年蒸发量的５０％以上。南沟子流域 处于山区向平原过渡的丘陵地带，春秋季节风沙大， 地面风向以ＮＥ—ＮＷ为主。 ２．３ 洪水 南沟子流域没有设立水文测站，属无资料地区。 本次设计洪水采用一院两所法计算５０ａ一遇设计洪 水。控制断面位于南沟子中游，新立屯西南侧，断面 以上河道长度为７．７２ｋｍ，河道平均坡度７．０６％ｃ，汇 水面积２０．６ｋｍ 。 ３ 特小流域设计洪水计算方法应用及比较 ３．１ 不同设计洪水计算方法应用 １）一院两所法是铁道部第一设计院、中国科学 院地理研究所和铁道部科学研究院西南研究所共同 提出的小面积洪水计算方法，其计算公式为： Ｑ。：［（ｋ。（１一ｋ ）Ｐ）／（ＸＰ１） ］‘ ‘ 一 ’ （１） 式中：Ｑ 为洪峰流量，ｍ。／ｓ； 为产流因子；ｋ 为损失 因子； 为山坡和主河槽综合汇流因子；Ｐ 为形成洪 峰流量同时汇水的时间系数；Ｐ为形成洪峰流量的 同时汇流面积系数；／＇ｂ为随暴雨衰减指数／Ｚ而变的指 一４２一 ２）推理公式法计算公式如下： Ⅳ Ｑ ＝０．２７８ Ｆ （２） 丁：０．２７８士 （３） ｍＴＱ 式中：Ｆ为计算流域面积；ｒ为汇流时间；ｍ为汇流 参数；Ｌ为主干流长度； 为相应ｔ时段的最大净 雨；Ｊ为河道干流比降。 经复核推求得到，南沟子流域Ｐ＝２％设计洪峰 流量为１２３ｍ ／ｓ。 ３．２不同设计洪水计算方法比较分析 本次设计洪峰计算采用推理公式法和一院两所 法２种方式，计算得到的南沟子流域洪水参数结果 较为接近，Ｐ＝２％设计洪水相差６．０％。历史洪水 法与查找图表法由于存在较大的人为误差，文章对 其不予比较讨论。通过推理公式法与一院两所法相 互复核，通过确定的入渗率划分不同时段地表和地 下净雨，这种计算方法计算精确度较高，且考虑因素 较为全面，因此结果可信度高。特别是针对南沟子 流域的一院两所法计算中将流域下垫面参数进行实 际考察认证，据此推算确定洪水参数１３３，能够较为真 实地反映计算流域下垫面情况 卜 。虽然在计算过 程中也将产流、汇流条件进行了适当的均化与概化， 但在此基础上通过结果分析与理念洪水调查复核， 对计算结果影响较小，计算方法可行，成果基本 可靠。 （下转第５０页） ２０１７年第１Ｏ期 黑龙江水利科技 Ｎｏ．１０．２０１７ （第４５卷） Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ （Ｔｏｔａｌ Ｎｏ．４５） 为保障水闸工程建设质量与寿命，相应人员应 着重要作用。作为一项与人民财产息息相关的工 筛选质量良好的施工材料并选用精确的工程装备， 程，加强水闸施工的工程技术，提高水闸工程的质 保障施工前期，采购人员购进的材料型号相符与性 量，使水闸工程发挥重要作用。在水利水电工程施 能良好，另外，在施工中，相应人员应根据工程实际 工中，应选用合适的水闸施工技术，保障水闸工程的 情况选择合适的施工标准与相关技术规范，保障材 功能，是水利工程更好的发挥效用。 料配比符合工程的需求。如：合理的混凝土材料配 比能降低混凝土裂缝情况。 参考文献： ［１］许志平，张丽．水利水电工程中水闸施工技术研究［Ｊ］． ４．３ 提高施工人员的技术水平与安全意识 在水闸施工中，施工单位应将专业的技术员工 合理配置，经验丰富的施工人员应分配至水闸工程 中国科技博览，２０１５（４１）：２９０． ［２］张永智，赵文凯．浅谈水利水电工程中水闸施工技术 ［Ｊ］．城市建设理论研究：电子版，２０１５（１６）：１４５． 的关键技术施工中，保障水闸工程的质量。另外，建 ［３］赵春艳，浅谈水利水电工程中水闸施工技术［Ｊ］．城市建 筑单位应对施工人员进行定期专业培训，提高施工 设理论研究：电子版，２０１５（１５）：１１７． 人员的技术水平；加强施工人员的安全教育与道德 ［４］姚朝辉．浅谈水利水电工程中水闸施工技术［Ｊ］．商品与 教育，提高施工人员的安全意识，提高施工人员的责 任意识，保障水闸工程的功用。 质量：消费研究，２０１５（１）：１５３—１５４． ［５］杨伟林．浅谈水利水电工程中的水闸施工技术［Ｊ］．城市 建设理论研究：电子版，２０１４（２８）：２３． ５ 总 结 综上所述，在水利水电工程施工中，水闸施工起 （上接第４２页） 参考文献： ［１］石炜，徐永波，陈娟，等．华东地区小流域设计洪水计算 方法探讨［Ｊ］．水利规划与设计，２０１５（１２）：２９—３１． ４ 结语 １）特小流域洪水水流存在产流和汇流情况，且 王正发．资料匮乏地区中小流域设计洪水计算方 受到暴雨时空分布和流域下垫面情况的制约，下垫 ［２］戴荣，法的研究［Ｊ］．西北水电，２０１２（０２）：１—５． 面会对流域（特别是坡面）调蓄能力和水源补给情况 造成影响，最终会在在洪水参数Ｉｎ反映。因此，特小 ［３］卢祖贵．浅析华东地区特小流域设计洪水计算方法［Ｊ］． 水电站设计，２０１１（Ｏ１）：８４—８６． ［４］王克平，许清香，冯民权．无资料地区小流域设计洪水计 算方法研究［Ｊ］．电网与清洁能源，２００８（０７）：５６—５９． 流域设计洪水推算的关键在于确定洪水参数，一院 两所法根据大量的洪水调查为依据，具有不同类型 洪水参数的计算公式，适合流域面积在３０ｋｍ。以下工 ［５］董秀颖，刘金清，叶莉莉．特小流域洪水计算概论［Ｊ］．水 程中应用，尤其是面积小于ｌＯｋｍ 的特小流域设计洪 文，２００７（０５）：４６—４９． 水计算中。 ［６］陈少平．汉中地区特小流域设计洪水计算方法的探讨 ［Ｊ］．西北水力发电，２００６（Ｓ１）：８７—８９． 实例剖析［Ｊ］．黑龙江水利科技，２０１２（０１）：５７—５９． ２）在水文资料短缺或没有水文资料的条件下计 确保技术人员能快速掌握计算方法，可通过利用推 算公式法计算原理，按照一院两所法推求汇流参数 算设计洪水，要求既能保证计算结果的准确度，又能 ［７］李青山，王好．基于无资料地区推求小流域设计洪水的 ［８］王好，管延海．无资料地区推求小流域设计洪水的探讨 ［Ｊ］．吉林水利，２０１１（１１）：３７—４０． ｉｎ，再计算得到特小流域的设计洪峰流量。 一５０一