徐 潔，高運法，孟慶峰

（貴州省水利水電勘測設(shè)計研究院，貴州 貴陽 550002）

雨洪法是貴州省常用的一種設(shè)計洪水計算方法，根據(jù)集水面積及流域形狀系數(shù)的差異將1000 km2以下的小流域洪峰流量擬定5 個雨洪計算公式。根據(jù)設(shè)計流域上下游或鄰近水文測站的實測洪水成果，采用雨洪法確定其匯流系數(shù)r1 的分區(qū)及取值。龍洞水庫位于貴州省安順市關(guān)嶺縣新場村，壩址處集水面積為2.75 km2，采用雨洪法進行洪水計算，計算得出，其P=1%洪峰模數(shù)為30.9 m3/ (s·km2)，而臨近流域已審批的工程P=1%洪峰模數(shù)在20m3/(s·km2)～25 m3/(s·km2)左右，如臨近青菜溝P=1%洪峰模數(shù)為21.7 m3/(s·km2)，已審批的關(guān)嶺縣壩陵河水庫P=1%洪峰模數(shù)為21.5 m3/(s·km2)。龍洞水庫洪峰模數(shù)較附近周邊工程相差較大，本文對其偏大的原因進行綜合分析，擬找出其洪峰模數(shù)偏大的原因。

1 概況

龍洞水庫壩址位于關(guān)嶺縣頂云街道（原頂云鄉(xiāng)新場村）坪寨河上游納丙河段，壩址以上集水面積2.75 km2，其中明流區(qū)集水面積1.94 km2，伏流區(qū)集水面積0.81 km2，主河道長1.93 km，主河道坡降52‰。

龍洞水庫為已成水庫，水庫始建于1958 年，現(xiàn)水庫正常蓄水位1282 m，對應(yīng)庫容31.4 萬m3，死水位1276 m，死庫容4.52 萬m3，興利庫容26.88 萬m3，校核洪水位1283.7 m，總庫容43.8 萬m3。

龍洞水庫擬通過引入臨近青菜溝流域的洪水后進行擴建，擴建后其正常蓄水位為1291.00 m，對應(yīng)庫容為128 萬m3，死水位1277.0 m，死庫容7.32 萬m3，興利庫容121 萬m3，校核洪水位1292.69 m，總庫容155 萬m3。龍洞水庫擴建工程任務(wù)是解決關(guān)嶺縣城及周邊農(nóng)村人畜供水，同時解決附近2300 畝灌面的灌溉用水。

2 龍洞水庫壩址洪水計算

龍洞水庫所在的納丙河流域無水文測站和雨量站，設(shè)計流域距關(guān)嶺氣象站11 km，因此設(shè)計流域設(shè)計暴雨參數(shù)可根據(jù)關(guān)嶺氣象站暴雨資料統(tǒng)計成果以及《貴州省暴雨洪水計算實用手冊》相關(guān)等值線圖綜合確定。

龍洞水庫壩址以上集水面積2.75 km2，其中明流區(qū)集水面積1.94 km2，伏流區(qū)集水面積0.81 km2，伏流區(qū)集水面積占壩址以上集水面積的29.5%，占比較大，故采用兩種方法計算及洪水。

2.1 集水面積按全流域計算

龍洞水庫壩址以上全流域集水面積2.75 km2，主河道河長1.93km，主河道平均比降為52‰，流域形狀系數(shù)f=F/L2=0.738，流域幾何特征值θ=L/J1/3F1/4=4.02＜30。按《貴州省暴雨洪水計算實用手冊》（修訂本）- 小匯水流域部分，本工程壩址以上集水面積1≤F＜10 km2，按“年最大1 小時降水量成峰、年最大24 小時降水成量”控制，洪峰流量計算公式為：

式中：Qp為設(shè)計頻率P 的洪峰流量，m3/s；r1為匯流系數(shù)，工程區(qū)為丘山主，中等或部分強巖溶，植被較差，?、?區(qū)，龍洞水庫壩址和青菜溝流域取均值0.335；f 為流域形狀系數(shù)，f=F/L2；J 為主河道坡降，m/m；F 為流域集水面積，km2；C 為洪峰徑流系數(shù)，0.883～0.844（0.2%～20%）；SP為設(shè)計頻率P 的最大1 h 設(shè)計雨力。

根據(jù)上述公式，經(jīng)計算，不同頻率設(shè)計洪水成果見表1。

表1 龍洞水庫壩址設(shè)計洪水成果表

2.2 明流區(qū)與伏流區(qū)疊加

2.2.1 明流區(qū)設(shè)計洪水

龍洞水庫明流區(qū)集水面積1.94 km2，主河道長1.93 km，根據(jù)上述“雨洪法”計算公式及相關(guān)參數(shù)，明流區(qū)不同頻率設(shè)計洪水計算成果見表2。

表2 明流區(qū)設(shè)計洪水成果表

2.2.2 伏流區(qū)設(shè)計洪水

根據(jù)水利電力出版社的《水利水電設(shè)計洪水計算手冊》，伏流暗河扣除損失后的凈雨匯集于河道，經(jīng)滯洪調(diào)蓄后由暗河進入明流區(qū)，洪水過程將其概化為三角形，伏流區(qū)設(shè)計洪峰流量Q 根據(jù)下式計算：

式中：Q 為伏流區(qū)設(shè)計洪峰流量；C 為洪峰徑流系數(shù)；H24h為設(shè)計最大24 h/降雨量；A閉為伏流區(qū)集水面積；T 為洪水歷時。

經(jīng)調(diào)查，伏流區(qū)洪水滯蓄時間與降雨有關(guān)，暴雨時間越長，洪水滯蓄時間越長，但降雨量小時，一般不會滯蓄，發(fā)生大暴雨時，洪水滯蓄時間在7 h 左右，完全消退在2 h 左右，本次按0.3 天計算，伏流區(qū)洪峰流量洪水總量成果見表3。

表3 伏流區(qū)設(shè)計洪水成果表

伏流區(qū)巖溶通道不到1 km，匯流時間短，洪水采用峰對峰疊加，疊加成果見表4。

表4 疊加法計算設(shè)計洪水成果表

2.2.3 設(shè)計洪水成果對比

對比上述兩種方法，以全流域產(chǎn)峰，匯流系數(shù)?、?區(qū)均值的設(shè)計洪水成果比明流區(qū)和伏流區(qū)疊加法計算成果略大，疊加法設(shè)計洪水成果比全流域產(chǎn)峰法小2.8%～6.18%，兩種方法計算成果相差較小，從安全角度考慮，龍洞水庫壩址洪水采用成果略大的全流域產(chǎn)峰法計算成果。

3 青菜溝引洪渠洪水計算

青菜溝為龍洞水庫西邊一條小河溝，河流發(fā)源于頂云鄉(xiāng)半路坡，河源高程1710 m，河流于半路坡自西向東流經(jīng)磚子巖，于營盤坡處轉(zhuǎn)為自北向南流，于胡家寨處流入地下暗流。青菜溝胡家寨伏流洞以上流域集水面積3.42 km2，主河道河長4.20 km，主河道平均坡降32.6‰。由于青菜溝伏流洞進口處離龍洞水庫庫區(qū)較近（僅800 m 左右），其汛期來水量較大，而枯期又極度缺水，故考慮將青菜溝汛期洪水引入龍洞水庫，用以解決龍洞水庫周邊缺水問題。

青菜溝引洪渠集水面積為3.42 km2，主河道河長4.20 km，主河道平均比降為32.61‰，流域形狀系數(shù)f=F/L2=0.194，流域幾何特征值θ=L/J1/3F1/4=9.67＜30。洪水計算方法與龍洞水庫壩址相同，采用“雨洪法”計算，計算成果見表5。

表5 青菜溝引洪渠設(shè)計洪水成果表

4 洪峰模數(shù)不協(xié)調(diào)的原因分析

根據(jù)前述分析，龍洞水庫壩址、青菜溝引洪渠兩斷面洪水計算時采用的暴雨參數(shù)、匯流參數(shù)相同，而龍洞水庫壩址P=0.2%～20%洪峰模數(shù)在39.3 m3/ (s·km2)～15.1 m3/ (s·km2)之間，青菜溝引洪渠P=0.2%～20%洪峰模數(shù)在27.2 m3/ (s·km2)～10.7 m3/(s·km2)之間，兩斷面洪水模數(shù)相差較大。

按照貴州省常用的考慮流域參數(shù)影響因素，將龍洞水庫壩址斷面洪水考慮流域形狀系數(shù)修正、比降修正，分析流域參數(shù)對洪水模數(shù)的影響。針對壩址以上集水面積1 km2≤F＜10 km2的情況，考慮流域形狀系數(shù)修正、比降修正的公式如下：

式中：Q'龍為龍洞水庫考慮流域參數(shù)影響因素后各頻率洪水洪峰流量；f青為青菜溝斷面流域形狀系數(shù)，0.194；f龍為龍洞水庫壩址斷面流域形狀系數(shù)，0.738；f青為青菜溝斷面河道平均比降，32.61‰；f龍為龍洞水庫壩址斷面河道平均比降，52.0‰；Q龍p為龍洞水庫壩址斷面各頻率洪峰流量。

通過上述公式計算可知，將龍洞水庫壩址流域性狀系數(shù)、比降等參數(shù)修正到青菜溝引洪渠壩址斷面后，龍洞水庫壩址各頻率洪峰流量成果見表6。

表6 龍洞水庫考慮水庫壩址與青菜溝流域特征參數(shù)影響后的洪水成果表

按照上述考慮流域參數(shù)影響后的洪水成果，經(jīng)分析，其P=0.2%～20%洪峰模數(shù)在27.2 m3/(s·km2)～10.5 m3/(s·km2)之間，洪峰模數(shù)成果與青菜溝引洪渠斷面洪峰模數(shù)基本一致，也是符合區(qū)域洪峰模數(shù)分布規(guī)律的。

5 結(jié)論

影響洪峰模數(shù)大小的因素眾多，有氣象因素，包含水汽來源、暴雨分布、暴雨強度和暴雨歷時等，還有下墊面因素，包含地理位置、地形地貌、植被、土壤、流域河長、比降、流域形狀系數(shù)、河網(wǎng)密度及坡度、巖溶發(fā)育程度等。針對龍洞水庫與附近周邊工程洪峰模數(shù)差異較大的情況，本次考慮龍洞水庫流域特征參數(shù)修正后，其洪峰模數(shù)與周邊工程及區(qū)域洪峰模數(shù)是協(xié)調(diào)的。龍洞水庫壩址洪水模數(shù)較周邊區(qū)域偏大是由流域相關(guān)的特征參數(shù)相差較大造成，這也是與龍洞水庫自身壩址以上有兩大支流匯合而成的流域特點相吻合，認為龍洞水庫計算的洪峰模數(shù)較周邊工程偏大是合理的。

由此可知，在用“雨洪法”進行小流域洪水計算時，采用洪峰模數(shù)對洪水計算成果進行合理性檢驗時，應(yīng)注意考慮影響洪峰模數(shù)的各類因素，而不能一味直接套用，發(fā)現(xiàn)洪峰模數(shù)與周邊區(qū)域有所偏差就否定其成果，應(yīng)結(jié)合流域河長、比降、流域形狀系數(shù)等多方面進行綜合分析。