劉 景，欒俊亮，劉心玲，伏世紅

（1.大連市水利建筑設(shè)計院，遼寧 大連116024；2.吉林省水利水電勘測設(shè)計研究院，吉林長春130021）

由于流域內(nèi)下了暴雨或者冰雪，大量徑流很快匯入河中，形成洪水，會對河道中水工建筑物產(chǎn)生一定的破壞，因此必須選擇合適的標準即設(shè)計洪水作為設(shè)計水工建筑物的依據(jù)。在流域較大的情況下，可以通過水文測站測得的流量數(shù)據(jù)推算相應(yīng)的洪水過程，而對于小流域常因流量資料不足，必須通過暴雨資料推求設(shè)計洪水。以推理公式為基礎(chǔ)的遼寧概化法，在建立洪水要素與有關(guān)因素間的關(guān)系時，除了應(yīng)用成因推理法外，還對某些因素的變化規(guī)律采用了經(jīng)驗相關(guān)的成果，率先采用流域匯流歷時與河長比降的經(jīng)驗公式，以推求設(shè)計洪峰及流量，再配以分段概化過程線，形成設(shè)計洪水。大連市在進行小型水庫無資料地區(qū)防洪能力復核時，應(yīng)用此法推求主峰過程線形狀系數(shù)γ，當γ在0.05以下時洪水過程線接近三角形，采用三角形洪水過程線。本文以大連地區(qū)3座小型水庫為例研究γ大于0.05時概化過程線法與三角形過程線法計算出來的最大流量的誤差。

1 遼寧概化法理論基礎(chǔ)

1.1 匯流時間計算

式中：τ——匯流時間，h；L——河道長度，m；J—河道平均坡度，%；x，y——地區(qū)參數(shù)。

1.2 設(shè)計面雨量計算

式中：KF為點線面折減系數(shù)；Kp為皮爾遜Ⅲ型曲線的模比系數(shù)；表示3 d，24 h，6 h，1 h和10 min等各個時間段的設(shè)計面雨量，i分別表示為三，24，6，1，10。

1.3 暴雨強度計算公式

1）當匯流時間τ＜1時：

2）當匯流時間τ＞1時：

式中：nop，n1p和n2p為衰減系數(shù)，分別根據(jù)P10p面/P1p面，P1p面/P6p面、P6p面/P24p面查表得；ip為暴雨強度。

1.4 洪峰流量、洪量和形狀系數(shù)計算

式中：Qp為洪峰流量；W三p和W24p各分別為3 d和24 h的洪量；γ為形狀系數(shù)。

2 實例分析

東方紅水庫、盛臺堡水庫和嵐崮水庫都地處大連瓦房店市，地理位置比較接近，暴雨均值也基本一致，且形狀系數(shù)γ都大于0.05，以3座小型水庫的防洪安全復核中的洪水計算為例，對概化過程線法與三角形過程線法的計算結(jié)果進行分析。3座水庫的所在流域的流域面積、河長、比降等特性如表1所示。

表1 水庫特性表

根據(jù)上文計算方法，3座水庫的20年一遇、30年一遇、100年一遇、200年一遇、300年一遇和500年一遇等各防洪標準情況下設(shè)計暴雨洪水洪水計算成果如表2。

表2 設(shè)計暴雨洪水成果表

當γ＞0.05時采用前鋒為三角形、后峰為以作參數(shù)、總歷時72 h的雙峰型概化過程線，各種頻率的后峰過程線有相應(yīng)的對應(yīng)的t～Qt/Qp表乘以Qp即得。

遼東各區(qū)的前峰概化為漲水9 h，落水12 h的三角形，且前峰落水落在后面主峰的起點Q21上。

當W（三-24）P＞2.16Q21時，前峰最大流量為

當W（三-24）P≤2.16Q21時，前峰是一個最大流量為Q21底寬為t的垂直三角形而三角形過程線法把過程線簡化為W調(diào)p為洪水總量，洪水歷時為T的三角形。

分別用兩種方法對3座水庫進行了計算，概化過程線法和三角形過程線法兩種方法得出的最大泄量計算成果如表3。

表3 東方紅最大流量計算成果表 m3/s

3 結(jié) 論

為了清晰直觀地觀察不同形狀系數(shù)情況下兩種方法的誤差，把3座水庫的三角形過程線法對于概化過程線法計算出來的最大流量誤差放在同一幅圖里進行比較，如圖1所示。

圖1 誤差分析圖

從圖1可以看出：1）對于同一個水庫，各項特征值都一樣的情況下，隨著形狀系數(shù)的增大，三角形過程線法對于概化過程線法的最大流量計算誤差呈增大趨勢。2）對于個別水庫，形狀系數(shù)在大于0.05的小范圍內(nèi)，誤差非常小，可以用三角形過程線法代替概化過程線法。3）由于形狀系數(shù)反應(yīng)的是洪水過程線的形狀特征，因此對于不同的水庫，形狀系數(shù)的大小對于計算結(jié)果無法比較的。

［1］魏永霞，王麗學.工程水文學［M］.北京：中國水利水電出版社，2005：174—198.

［2］遼寧省水文水資源勘測局.遼寧省中小流域（無資料地區(qū)）設(shè)計暴雨洪水計算方法［M］.1998：59—91.

［3］張家琦，張恭肅.小流域暴雨洪水計算［M］.北京：水利電力出版社，1985.

［4］周全，侯建國.小流域水庫設(shè)計洪水計算與調(diào)洪演算［J］.中國農(nóng)村水利水電，2014（5）.