李新旺

（河北省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，天津 300250）

鴿子洞水庫設(shè)計(jì)洪水計(jì)算方法分析

李新旺

（河北省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，天津 300250）

鴿子洞水庫設(shè)計(jì)洪水計(jì)算采用暴雨途徑進(jìn)行分析，分析時(shí)采用了推理公式法、經(jīng)驗(yàn)公式法和合理化公式法3種，可為計(jì)算類似控制站設(shè)計(jì)洪水提供借鑒。

設(shè)計(jì)洪水；暴雨；計(jì)算方法；分析

1 概況

鴿子洞水庫位于承德市平泉縣中部，壩址處有一裂隙巖洞，常住野鴿子，故名“鴿子洞”。水庫控制流域面積97km2，流域長度17.5km，河床縱坡約1.67%，壩址附近河道寬度60～80m。

水庫以上流域多年平均降雨量為560mm，降雨量年際變化較大，年內(nèi)分配極不均勻，年降雨量的70%～80%集中在6～9月。由于其暴雨歷時(shí)短、強(qiáng)度大，且河流短、縱坡陡，洪水暴漲暴落，一次洪水歷時(shí)為24h。

2 設(shè)計(jì)洪水

2.1 洪峰流量

鴿子洞水庫沒有水文測站，無法用實(shí)測洪水資料推求設(shè)計(jì)洪水，其洪峰流量采用暴雨途徑進(jìn)行計(jì)算，通過對該地區(qū)的水文特性進(jìn)行分析，選擇推求洪水的方法有合理化公式、經(jīng)驗(yàn)公式及推理公式。

2.1.1 合理化公式法

根據(jù)《河北省承德地區(qū)水文實(shí)用手冊》對全區(qū)22個(gè)水文站的資料進(jìn)行分析，選擇洪峰流量合理化公式法進(jìn)行計(jì)算。

式中 Qp為頻率P的洪峰流量（m3/s）；i為暴雨強(qiáng)度（mm/h）；μ為平均入滲率（mm/h）；F為流域面積（km2）。

i值計(jì)算公式為：

式中 Sp為雨力（mm/h）；τ為匯流時(shí)間（h）；A、B為匯流參數(shù)，查圖得出；L為河流長度（km），L＝17.5km；V為匯流速度（m/s），根據(jù)流域所屬匯流區(qū)查表得出；n為暴雨衰減指數(shù)；μ為平均入滲率（mm/h），其值按μ=x·Syp計(jì)算。

按合理化公式計(jì)算100a一遇洪峰流量為986m3/s。

2.1.2 經(jīng)驗(yàn)公式法

計(jì)算洪峰流量的公式：

式中 Qp為頻率P的洪峰流量（m3/s）；Cp為頻率P的洪峰模系數(shù)；F為流域面積（km2）；n為指數(shù)。

上式中Cp、n由中小流域資料率定求得，100a一遇洪峰流量計(jì)算成果為1012m3/s。

2.1.3 推理公式法

鴿子洞水庫以上流域?qū)傺嗌奖筹L(fēng)區(qū)，設(shè)計(jì)暴雨時(shí)段采用24h，根據(jù)流域所在位置，查出流域中心處的設(shè)計(jì)暴雨及其過程，由暴雨～徑流關(guān)系查用表計(jì)算出凈雨深，進(jìn)而計(jì)算洪峰流量。洪峰流量計(jì)算公式如下：

式中 Qm為洪峰流量（m3/s）；τ為流域匯流歷時(shí)（h）；Rτ為相當(dāng)于τ時(shí)段的最大凈雨量（mm）；m為匯流參數(shù)。

以上幾種方法計(jì)算的100a一遇洪峰流量成果見表1。

2.1.4 成果比選

以上幾種方法得出的100a一遇洪峰流量分別為986，1012，780m3/s。

通過分析，推理公式計(jì)算成果偏小，主要原因是按照暴雨洪水圖集法計(jì)算，當(dāng)時(shí)率定參數(shù)時(shí)可采用的資料較少，據(jù)資料介紹本地區(qū)“背風(fēng)區(qū)匯流參數(shù)m的計(jì)算，因雨量站布設(shè)較稀，控制性能較差，而且大雨、大水資料少，因而m值的精度較差?！惫蚀朔ㄓ?jì)算的洪峰流量不太合理。因此，在計(jì)算類似地區(qū)洪水時(shí)，要注意采用該計(jì)算方法中參數(shù)的合理性率定。

合理化公式法、經(jīng)驗(yàn)公式法是根據(jù)22個(gè)水文測站率定的。其計(jì)算成果基本相當(dāng)，通過分析選取100a一遇洪峰流量為1012m3/s。

2.2 洪量計(jì)算

表1 100a一遇洪峰流量成果表

由于鴿子洞水庫控制流域面積小，主河道平均比降較陡，匯流時(shí)間短，洪水過程一般為24h。

依據(jù)水文手冊提供的方法，洪量計(jì)算公式為：

式中 Wp為設(shè)計(jì)頻率洪水總量（萬m3）；HR為設(shè)計(jì)頻率面雨量產(chǎn)生的徑流深（mm）；F為流域面積（km2）；0.1為單位換算系數(shù)。

由地區(qū)手冊分析Hp，進(jìn)而計(jì)算Wp，100a一遇洪峰流量為624萬m3。

根據(jù)海灤河流域（P＝1%）洪峰流量～流域面積分析，鴿子洞水庫100a一遇洪峰流量模數(shù)大于背風(fēng)區(qū)，小于迎風(fēng)區(qū)，介于丘陵區(qū)和山區(qū)之間。與其所處的地理位置和暴雨特性一致，符合海灤河流域的一般規(guī)律，從面上平衡角度考慮，鴿子洞水庫的設(shè)計(jì)洪水計(jì)算成果是合理的。

3 結(jié)語

鴿子洞水庫是承德地區(qū)計(jì)算中小水庫設(shè)計(jì)洪水方法的典型，多數(shù)情況下設(shè)計(jì)洪水的計(jì)算都是采用暴雨途徑計(jì)算，由暴雨推求洪水。本文通過對該地區(qū)的水文特性進(jìn)行分析，選擇推求洪水的方法有合理化公式、經(jīng)驗(yàn)公式及推理公式，并進(jìn)行了合理性檢查，可為類似控制站的洪水計(jì)算提供借鑒價(jià)值。

［1］黃振平.水文統(tǒng)計(jì)學(xué)［M］.南京：河海大學(xué)出版社，2003.

［2］華東水利學(xué)院.水文學(xué)的概率統(tǒng)計(jì)基礎(chǔ)［M］.北京：水利出版社，1981.

［3］武漢大學(xué)水利水電學(xué)院.水力計(jì)算手冊［K］.北京：中國水利水電出版社，2006.

［4］楊誠芳.地表水資源與水文分析［M］.北京：中國水利水電出版社，1992.

［5］SL252—2000，水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［6］SL44—93，水利水電工程設(shè)計(jì)洪水計(jì)算規(guī)范［S］.

［7］吳明遠(yuǎn)，詹道江，葉守澤.工程水文學(xué)［M］.北京：水利電力出版社，1985.

［8］葉秉如.水利計(jì)算［M］.北京：水利電力出版社，1984.

［9］成都科技大學(xué).水力學(xué)［M］.北京：高等教育出版社，1982.

［10］華東水利學(xué)院水文系.水利計(jì)算及規(guī)劃［M］.北京：中國工業(yè)出版社，1962.

TV131.4

A

1672-9900（2011）01-0041-02

2010－11－15

李新旺（1969－），男（滿族），河北秦皇島人，高級工程師，主要從事水利水電規(guī)劃、移民工作，（Tel）13612153334。