设计洪峰流量的小流域验证

2010-06-26肖景辉

黑龙江水利科技 2010年1期

肖景辉

(黑龙江农垦勘测设计研究院，哈尔滨 150030)

1 引言

小流域设计洪水计算广泛应用于各行各业中，如水利行业中的小水库、水电站;铁路、公路线上的桥、涵设计;电力线路上的常年洪水位推求等。

由于小流域设计洪水受多种因素的影响，因此无论采用何种计算方法，均应在现地充分调查研究，根据当时当地具体条件和地区水文特征，进行认真分析相互核对比较，选择合理的成果作为设计依据，本次以内蒙锡林郭勒盟正蓝旗至河北张家口段铁路为例，阐述该项目中设计洪水洪峰的小流域验证。

2 概况

正蓝旗至张家口铁路、线路全长226.98 km，正蓝旗境内38.43 km，河北境内188.55 km。设计年运量为4 000万t。线路走向;正蓝旗、黑城子、赛北开发区、沽源县、崇礼县、最终在沙岭子与京包线接轨。

正蓝旗至张家口地方铁路在CK194+820m处跨越喜顺沟，喜顺沟为安固里河的二级支流。从五万分之一军用地形图中查得，本桥位距上游分水岭长度L=8.56 km，流域面积F=13.17 km2，流域平均坡度为I=36.5‰。水系及工程位置见图1。

3 测站情况

喜顺沟为安固里河2级支流，安固里河属内陆河流域，发源于张北县南皮坊附近，河流较短，季节性强，河水经黄盖淖水库入注安固里淖。安固里河主要测站为张北水文站，观测项目有降水、流量、蒸发等，该站具有10 min、30 min、60 min、24 h雨量观测资料，资料测验精度较高，整编成果可靠。

图1 喜顺沟水系图

4 设计洪峰

本次工程地点洪峰流量分别采用河北省经验公式法、河北省推理公式法、铁三院法推求。

4.1 河北省经验公式推求设计洪水

经验公式如下:

式中:QP为求某频率洪峰流量，m3/s;C为多年平均洪峰模系数;F为流域面积，km2;n为指数，本地区均用0.5;Kp为求某频率K值数;该地区洪水Cs/Cv=3.5，由河北省经验公式推求洪峰流量成果见表1。

表1 河北省经验公式推求喜顺沟设计洪峰成果表

4.2 河北省推理公式推求设计洪水

河北省小汇水面积的洪峰流量计算推理公式如下:

式中:QP为求某频率洪峰流量，m3/s;SP为不同重现期雨力，h;Ψ为洪峰径流系数;τ为集流历时，h;F为流域面积，km2。

各种参数确定如下:

SP由暴雨公式A+BlgonN计算，A、B、n根据《河北省水文图集》查出;Ψ为洪峰径流系数根据《河北省水文图集》查出;τ根据地方经验公式τ=0.278×L/U求得，其中:U为集流流速，m/s;L为河道长度，km。

由河北省推理公式推求洪峰流量成果见表。

表2 河北省推理公式推求喜顺沟设计洪峰成果表

4.3 铁三院公式

根据东北、华北地区洪水特点制定的铁道部第三勘测设计院公式如下:

公式中:C2参数可按下式计算:

上式中 Sp为雨力，β0、r0、m0、A4均为参数，可由铁三院公式参数值表中查得。

P0为参数，可按下式计算:

上式中N0为参数，可由铁三院公式参数值表中查得。g0为参数，可按下式计算:

式中:L4为流域长度，从分水岭算起;I4为流域坡度，从分水岭算起，用加权法计算。

参考该地区下垫面情况:岩石露头，风化严重成粗粒状，占流域面积的30%以上，沟壑较多，坡面草木稀少，耕地大部分为斜坡式、土质沙性大，符合铁三院二类公式。由铁三院公式推求洪峰流量成果见表3。

表3 铁三院公式推求喜顺沟设计洪峰成果表

4.4 成果比较

河北省经验公式、河北省推理公式、铁三院公式推求设计洪峰比较成果见表4。

表4 设计洪峰成果表

从表4可以看出采用河北省经验公式推求50 a一遇洪峰成果大于铁三院成果8.1%，铁三院成果大于河北省推理公式成果24.7%。

4.5 成果选取

根据张北县1956～2005年24 h降雨量分析，1970年降雨接近于50 a一遇，通过洪水调查到1970年洪水洪痕，测量洪痕位置的横断面及河道纵比降根据曼宁公式计算1970年洪峰流量，经计算1970年洪峰流量为62.4 m3/s，与铁三院公式计算成果较为接近，因此该铁路在张北县境内小流域洪峰计算宜使用铁三院公式。