潘倩婧+李陽(yáng)

摘要：該文主要研究利用不同的方法：推理公式法、單位線法以及用流量資料法推求裴河的洪峰以及洪水過(guò)程線，并對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析

關(guān)鍵字：推理公式法；單位線法；流量資料

流域概況

裴河小流域位于河南省信陽(yáng)市新縣境內(nèi)，屬淮河流域潢河水系。新縣地處北亞熱帶向暖溫帶過(guò)渡地帶，屬大陸性濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，四季分明，光照充足，雨量充沛，年平均降水量1313.8。裴河小流域控制流域面積為21.32km2，河長(zhǎng)為9.3km，比降為0.03，該流域內(nèi)有裴河水文站及裴河和楊灣2個(gè)雨量站。其中設(shè)計(jì)頻率分別取1%2%5%10%20%

基本資料

1、《河南省中小流域設(shè)計(jì)暴雨洪水圖集》簡(jiǎn)稱《84圖集》

2、裴河小流域單位線

3、裴河水文站實(shí)測(cè)洪水資料

計(jì)算流程

由上述小流域概況得知流域面積F=21.32km2年平均降水量P=1313.8mm河長(zhǎng)L=9.3km比降J=0.03

一利用推理公式法計(jì)算裴河小流域設(shè)計(jì)洪峰

1.計(jì)算雨力Sp

①查圖集得該流域集水面積中心點(diǎn)24小時(shí)平均雨量為130mm

Cv=0.55 n2=0.65 n3=0.7

②查《水文水利計(jì)算第二版》得，山區(qū)與平原的CS/CV在3.0～3.5之間，一般山區(qū)的均值略大于平原地區(qū)所以比值取3.5

③查P-Ⅲ型曲線的模比系數(shù)Kp值表不同設(shè)計(jì)頻率下的模比系數(shù)

④公式P24，P=Kp*P24，p和Sp=P24，p/t1-n3計(jì)算得設(shè)計(jì)雨量P24，p和雨力Sp

2.計(jì)算匯流參數(shù)m

①流域特征因素

②查圖集m=0.9

3.計(jì)算產(chǎn)流歷時(shí)tc

①查圖集得Ⅰ區(qū)的μ值為2-3mm/h之間，這里取中間值μ=2.5mm/h

②則產(chǎn)流歷時(shí)由 計(jì)算得

4.試算洪峰流量Qm

①假定一個(gè)Qm，根據(jù)公式τ=0.278*L/mJ1/3Qm1/4計(jì)算匯流時(shí)間τ，由于計(jì)算出來(lái)τ均在1～6h之間，因此在試算過(guò)程中暴雨遞減指數(shù)取n2=0.65

②計(jì)算洪峰徑流系數(shù)ψ

③算Qm，根據(jù)公式 計(jì)算

④算/Qm-Qm'/當(dāng)/Qm-Qm'/<0.5時(shí)，所得Qm即為所求

試算過(guò)程均用excel計(jì)算得，最終求得Qm

二由單位線推求洪水過(guò)程線

1.設(shè)計(jì)暴雨的推求

前邊已經(jīng)求得設(shè)計(jì)雨量

2.設(shè)計(jì)凈雨的推求

設(shè)計(jì)凈雨深一般用24小時(shí)降雨量查山丘次降雨徑流關(guān)系P + Pa～R曲線求得

①Pa為前期影響雨量，50年一遇以上暴雨P(guān)a=Imax，10～20年一遇Pa=2/3Imax，5年一遇為1/2 Imax（Imax為最大初損值）

②查圖集得它的Imax=50

③查圖集得出24小時(shí)徑流深R24

④由公式 計(jì)算得 H6p Htp為t時(shí)段設(shè)計(jì)頻率為P的點(diǎn)雨量

⑤由公式R6=R24*H6p/H24p計(jì)算得6小時(shí)凈雨深R6，H6p為同頻率設(shè)計(jì)年最大6小時(shí)雨量

⑥根據(jù)84圖集中《24小時(shí)凈雨概化時(shí)程分配表》將不同頻率下的P24進(jìn)行分配得設(shè)計(jì)凈雨

3.推求洪水過(guò)程線

根據(jù)給定單位線和求出的設(shè)計(jì)凈雨應(yīng)用VB程序求得洪水過(guò)程線

三由流量資料推求洪水過(guò)程線

1.洪水資料的分析與處理

①洪水資料的審查

②洪水資料的選樣

2.洪水頻率計(jì)算

將各年洪峰流量進(jìn)行從大到小排列，應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)頻率計(jì)算公式：Pm=m/n+1進(jìn)行頻率計(jì)算

3.洪水頻率曲線參數(shù)計(jì)算

①在這里選用P-Ⅲ型曲線作為洪水特征的頻率曲線線型

②根據(jù)公式 ，算出各流量的均值Ex和變差系數(shù)Cv

③Cs初值根據(jù)Cv的大小確定

若Cv<0.5，Cs=3～4 Cv若Cv>0.5，Cs=2～3Cv

④將排頻后的數(shù)據(jù)導(dǎo)入“P-Ⅲ頻率曲線適線軟件”，根據(jù)其配線擬合度和Cs與Cv比值進(jìn)行配線，選出最優(yōu)曲線。在曲線中讀出要求設(shè)計(jì)頻率的設(shè)計(jì)流量值

4.設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線的推求

①典型洪水過(guò)程線的選擇

從給定的裴河小流域流量資料中，根據(jù)“峰高量大、主峰偏后”的原則進(jìn)行選擇，最終選取82年的流量資料作為典型洪水過(guò)程線

根據(jù)前邊插值的結(jié)果，讀出1982年典型洪水的洪峰流量，最大一天的流量，最大三天的流量，最大五天的流量

②同頻率放大法推求洪水過(guò)程線

根據(jù)公式

求出放大倍比

根據(jù)求得的放大倍比對(duì)典型洪水過(guò)程線進(jìn)行放大，最后根據(jù)水量平衡原理進(jìn)行修勻

計(jì)算結(jié)果對(duì)比分析

一對(duì)比分析3種方法設(shè)計(jì)洪峰計(jì)算結(jié)果

將三種方法計(jì)算的洪峰流量綜合到一起，用三種方法求得的洪峰流量都有很大差距，并由推理公式算得的各頻率的洪峰流量最大，單位線法求得的次之，由流量資料求得的最小

有以下幾方面導(dǎo)致不同方法計(jì)算結(jié)果不同

1.推理公式是根據(jù)歷史統(tǒng)計(jì)的該流域的綜合情況求得的，相對(duì)于實(shí)際情況就會(huì)偏大

2.推理公式法假定雨洪同頻，并且假定降雨強(qiáng)度不隨時(shí)間變化，但實(shí)際情況并非如此，會(huì)受到各種氣候因素和下墊面以及人為因素的影響

3.單位線法在進(jìn)行凈雨時(shí)程分配的時(shí)候也是根據(jù)多年經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分配，可能與當(dāng)時(shí)實(shí)際情況有些不符

4.流量資料推求的資料不夠完整，在插補(bǔ)延長(zhǎng)過(guò)程中會(huì)有偏差

二對(duì)比分析2種方法的洪水過(guò)程線

將兩種方法的洪水過(guò)程線在同一個(gè)圖上進(jìn)行比較

由單位線法和流量資料在同頻率下的對(duì)比可以看出，單位線法推求的洪水過(guò)程線稍“胖”，呈單峰，由流量資料推求的洪水過(guò)程線偏“瘦”，存在復(fù)峰，且單位線法的洪水過(guò)程線均高于由流量資料求得的

分析其原因主要是，單位線法是根據(jù)24小時(shí)凈雨概化時(shí)程分配計(jì)算得到的，而流量資料是根據(jù)實(shí)測(cè)的典型洪水由同頻率放大法得到的，不同時(shí)段放大倍比不同會(huì)使洪水過(guò)程線有多個(gè)峰

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介

潘倩婧（1996.9-）女，漢族，河南省靈寶市，身份證號(hào)411282199609102642， 本科生，研究方向：水文與水資源工程

李陽(yáng)（1996.3-）男，漢族，青海省西寧市，身份證號(hào)632223199603050572，本科生，研究方向：水文與水資源工程