徐郡璘，張磊磊，陳順維，趙新華，李福鋼，史黎翔

（1.中國(guó)電建集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江杭州，311122；2.國(guó)網(wǎng)新源水電有限公司新安江水力發(fā)電廠，浙江杭州，311608）

經(jīng)驗(yàn)單位線在新安江流域適用性評(píng)估

徐郡璘1，張磊磊1，陳順維1，趙新華2，李福鋼2，史黎翔1

（1.中國(guó)電建集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江杭州，311122；2.國(guó)網(wǎng)新源水電有限公司新安江水力發(fā)電廠，浙江杭州，311608）

基于新安江水庫(kù)實(shí)測(cè)洪水資料，評(píng)估了經(jīng)驗(yàn)單位線法在壩址洪水推算的精度和適用性，結(jié)果表明，經(jīng)驗(yàn)單位線法在新安江流域壩址洪水推算中具有較好的精度和適用性，與實(shí)測(cè)洪水的相對(duì)誤差在5%以?xún)?nèi)，可作為新安江水庫(kù)洪水預(yù)報(bào)的補(bǔ)充方法，同時(shí)可為海外相似流域壩址洪水推算提供參考。

經(jīng)驗(yàn)單位線；壩址洪水；新安江流域；適用性分析

新安江水電站位于浙江省建德市白沙鎮(zhèn)以上約7.5 km處，壩址以上河長(zhǎng)為323 km，流域面積10 404 km2。新安江水庫(kù)庫(kù)面比為5.55%，庫(kù)形系數(shù)64.5，屬湖泊型水庫(kù)。由于新安江水庫(kù)庫(kù)容大，調(diào)節(jié)性能高，產(chǎn)匯流條件有了改變，入庫(kù)洪水一般比壩址洪水洪峰增高較多，峰現(xiàn)時(shí)間提前較多，洪量更趨集中。

圖1 新安江流域水系圖Fig.1 Network of Xin'anjiang river basin

一般而言，壩址洪水可通過(guò)降雨資料或水文站流量觀測(cè)資料推求，推求的洪水成果具有一定的預(yù)見(jiàn)期，對(duì)于水庫(kù)防洪調(diào)度及流域降雨產(chǎn)流特性研究具有較為直接的意義。目前大多數(shù)省份水文相關(guān)部門(mén)發(fā)布的洪水計(jì)算手冊(cè)均有對(duì)由降雨資料推算設(shè)計(jì)洪水的較為詳細(xì)的說(shuō)明。然而，目前大量海外項(xiàng)目資料匱乏，缺少具體的設(shè)計(jì)洪水推算說(shuō)明，因此，筆者以具有詳實(shí)實(shí)測(cè)洪水資料的新安江流域?yàn)檠芯繉?duì)象，分析評(píng)估了羅桐埠經(jīng)驗(yàn)單位線法在壩址設(shè)計(jì)洪水推算中的適用性，可為海外流域相似地區(qū)設(shè)計(jì)洪水計(jì)算提供參考。

1 方法原理

單位線是在給定流域、單位時(shí)段內(nèi)時(shí)空分布均勻的一次降雨產(chǎn)生的單位凈雨量，在流域出口斷面所形成的地面（直接）徑流過(guò)程線[1]。從中可以看出給定流域的地面（直接）徑流過(guò)程線的形狀受該流域所有物理特征的影響。單位線方法存在三條假定條件：

（1）單位時(shí)段內(nèi)凈雨量不同，但所形成的地面徑流過(guò)程線的總歷時(shí)不變；

（2）單位時(shí)段內(nèi)N倍單位凈雨所形成的出流過(guò)程的流量值是單位線的N倍；

（3）各單位時(shí)段凈雨量所產(chǎn)生的出流過(guò)程不相干擾，出流斷面的流量等于各單位時(shí)段凈雨量所形成的流量之和。

單位線適用倍比和迭加原則，因?yàn)樗妮斎耄▋粲炅浚┖洼敵觯ǔ隽髁浚┤‰x散值，所以系統(tǒng)的卷積積分式可以用下式表達(dá)：

式中：Q——出口斷面時(shí)段末流量（m3/s）；

q——時(shí)段單位線時(shí)段末流量（m3/s）；

I——時(shí)段平均凈雨量（mm）；

m——凈雨時(shí)段數(shù)；

n——時(shí)段單位線時(shí)段數(shù)。

2 新安江水庫(kù)經(jīng)驗(yàn)單位線

流域越小，凈雨的時(shí)間、空間分布不均勻性都相對(duì)較小，更符合單位線的一般假定。因此，瞬時(shí)單位線法往往用于推求中小流域的洪水過(guò)程。其實(shí)質(zhì)是流域匯流系統(tǒng)實(shí)際上為非線性系統(tǒng)，將其概化為現(xiàn)行系統(tǒng)就會(huì)帶來(lái)誤差。若要在面積較大的流域使用單位線方法，就要在單位線中加入反映流域匯流系統(tǒng)非線性特征的參數(shù)，如暴雨分布參數(shù)等。1999年，新安江電廠分析了流域內(nèi)歷年實(shí)測(cè)暴雨洪水過(guò)程，得到新安江水庫(kù)3 h時(shí)段單位線，以供新安江水庫(kù)洪水預(yù)報(bào)參考。該時(shí)段單位線以不同暴雨中心和暴雨量級(jí)為參數(shù)，擬定了15條單位線，可根據(jù)降雨分布和降雨量級(jí)進(jìn)行選用。

3 新安江水庫(kù)單位線驗(yàn)證

根據(jù)新安江水庫(kù)流域面暴雨資料，采用上述時(shí)段單位線計(jì)算新安江水庫(kù)壩址斷面1953～1956年若干場(chǎng)較大洪水過(guò)程并統(tǒng)計(jì)洪水峰量，計(jì)算成果與羅桐埠水文站實(shí)測(cè)洪水峰量統(tǒng)計(jì)成果進(jìn)行比較（見(jiàn)表1）。從中可以看出，采用經(jīng)驗(yàn)單位線法計(jì)算值與實(shí)測(cè)值相比，洪峰流量與一日洪量相差約2%，三日洪量相差約4%，兩者較為接近。因此，采用該單位線法計(jì)算新安江壩址洪水具有較好的適用性。

4 流域洪水驗(yàn)證

選擇新安江水庫(kù)1990～2014年發(fā)生的若干場(chǎng)洪水中量級(jí)較大的11場(chǎng)洪水，根據(jù)流域?qū)嶋H面暴雨過(guò)程，采用新安江水庫(kù)經(jīng)驗(yàn)單位線計(jì)算新安江壩址洪水過(guò)程，并統(tǒng)計(jì)洪水峰量，如表2所示。

表1 經(jīng)驗(yàn)單位線推算的新安江水庫(kù)壩址洪水與實(shí)測(cè)洪水對(duì)比表Table 1 Comparison between measured flood and calculated by experience unit hydrograph at dam site of Xin'anjiang reservoir

從表2可以看出，對(duì)比新安江水庫(kù)入庫(kù)洪水與壩址洪水峰量統(tǒng)計(jì)成果，洪峰流量倍比約為1.30，一日洪量倍比約為1.12，三日洪量倍比約為1.04。其比值與新安江水電廠首次大壩安全定期檢查階段，華東院采用多種方法分析的新安江水庫(kù)入庫(kù)洪水和壩址洪水倍比關(guān)系（洪峰倍比1.30，一日洪量倍比1.10，三日洪量倍比1.02）基本一致。進(jìn)一步將新安江水庫(kù)入庫(kù)洪水與壩址洪峰、洪量點(diǎn)繪相關(guān)關(guān)系線，詳見(jiàn)圖2～4所示。從中可以看出新安江壩址洪水與入庫(kù)洪水存在較為顯著的線性相關(guān)關(guān)系，經(jīng)驗(yàn)單位線方法在新安江流域具有良好的適用性。

表2 經(jīng)驗(yàn)單位線推算新安江水庫(kù)壩址洪水Table 2 Calculated flood by experience unit hydrograph at dam site of Xin'anjiang reservoir

圖2 新安江水庫(kù)入庫(kù)洪水－壩址洪水Fig.2 Relationship between the peak inflow and the peak site flood of the reservoir

圖3 新安江水庫(kù)入庫(kù)洪水－壩址洪水一日洪量相關(guān)關(guān)系Fig.3 Correlation between inflow and one-day flood volume at the reservoir site

圖4 新安江水庫(kù)入庫(kù)洪水－壩址洪水三日洪量相關(guān)關(guān)系Fig.4 Correlation between inflow and three-day flood volume at the reservoir site

5 結(jié)語(yǔ)

（1）通過(guò)加入降雨分布、降雨量級(jí)等參數(shù)，可以更好地反映流域內(nèi)的降雨徑流特性，改善普通經(jīng)驗(yàn)單位線法在較大流域匯流計(jì)算中的誤差。

（2）經(jīng)驗(yàn)單位線法可以較好反映新安江流域內(nèi)的匯流特性，可以作為流域洪水預(yù)報(bào)方法的補(bǔ)充，可為相似無(wú)資料地區(qū)設(shè)計(jì)洪水計(jì)算提供參考。 ■

[1]長(zhǎng)江水利委員會(huì).水文預(yù)報(bào)方法[M].水利電力出版社,1993.

作者郵箱：xu_jl3@ecidi.com

Evaluation of the applicability of experience unit hydrograph for Xin'anjiang river basin

by XU Jun-lin,ZHANG Lei-lei,CHEN Shun-wei,ZHAO Xin-hua,LI Fu-gang and SHI Li-xiang PowerChi?na Huadong Engineering Corporation Limited

Based on the flood data of Xin'anjiang river basin,the accuracy and applicability ofthe em?piricalunit-line method are evaluated.The resultshows thatthe empiricalunit-line method is ofgood accuracy and applicability in flood calculation for Xin'anjiang river basin,and the relative error is less than 5%.It can be used as a supplementary method for flood forecasting of Xin'anjiang reservoir,as well as a reference forflood forecasting ofsimilarbasin in overseas project.

experience unithydrograph;dam site flood;Xin'anjiang riverbasin;applicability

TV211

B

1671-1092（2017）01-0016-04

2016-12-16

徐郡璘（1985-），男，江蘇徐州人，工程師，研究方向?yàn)樗呐c水資源。