中小河流河道治理工程设计洪峰流量计算方法的分析

2014-02-20茹树青

水利技术监督 2014年2期

关键词：海州洪峰流量水文站

茹树青

（阜新市水利勘测设计研究院，辽宁阜新 123099）

中小河流河道治理工程设计洪峰流量计算方法的分析

茹树青

（阜新市水利勘测设计研究院，辽宁阜新 123099）

辽宁省中小河流一般无实测流量资料，设计洪峰流量的推求一般采用水文比拟法和水文手册法。本文通过对辽宁省阜新市汤头河（七家子村至塔子沟村段）河道治理工程中的设计洪峰流量的推求，提出了辽宁省中小河流治理工程中设计洪峰流量计算的分析方法。

中小河道；设计洪峰流量；水文手册法；水文比拟法

设计洪水(designflood)是指水利水电工程规划、设计中所指定的各种设计标准的洪水。设计洪水包括设计洪峰流量、不同时段设计洪量及设计洪水过程线三个要素。洪峰流量(peak discharge)是指一次洪水过程中，测站测流断面上的最大流量[1]。

中小河流设计洪水的计算方法很多，可以由流量资料推求设计洪水，也可以由暴雨资料推求设计洪水。但在小流域中很少设有水文站，项目区往往缺乏实测的流量资料或暴雨洪水系列资料，因此常采用经验公式法、推理公式法、地区综合法、综合经验单位线法以及水文模型法等计算小流域的设计洪水[2]。

辽宁省的中小河流一般缺乏实测的水文资料，即使存在水文测站，站点不仅稀少，而且观测方法也比较简陋，资料的可靠性、一致性、代表性相对较差。采用直接法推求设计洪峰流量的可能性不大，为解决无（缺）水文资料地区中小河道的设计洪峰流量问题，通常分别采用水文比拟法和水文手册推荐采用的方法（简称水文手册法）推求设计洪水，通过合理性分析，确定采用的设计洪水成果。

1 阜新市汤头河河道治理工程设计洪水推求

1.1 流域简介

汤头河为辽宁省大凌河水系细河的一级支流，位于伊吗图河与清河之间。发源于阜蒙县紫都台乡境内的帽子山（海拔650m）北坡双庙子村，于清河门区乌龙坝镇蒲草泡村南汇入细河。主要支流有汤头河东支、石场河和刘家湾子河。汤头河流域属低山丘陵区，具有明显的山区河道特点，坡面陡峻、岩石裸露、径流系数大、汇流时间短，再加上山区气温变化大，暴雨比较常见，洪水陡涨陡落。洪水和枯水流量相差悬殊，洪水持续时间不长，无明显的中水期，降雨年内分配不均，降水多集中在7、8、9三个月，占全年降水总量的60%以上。大暴雨持续时间一般为1～2天，最短为数小时，最长达3天左右。根据汤头河流域气候、地理因素等特点分析，其产流方式为非饱和产流。

1.2 水文基本资料

汤头河流域内无水文测站。细河下游主流出口处有复兴堡水文站，细河中上游有海州水文站。复兴堡水文站位于细河入大凌河口处，建于1940年，控制流域面积2932km2；海州水文站位于细河中上游，建于1960年，1974年前为汛期站， 1975年后为全年观测站，控制流域面积342km2。

在编制《阜新市城市防洪规划》（辽宁省政府辽政[2003]6号批准）过程中，对细河海州站和复兴堡站的实测洪水资料进行了分析论证，经多次审查认为资料可靠、整编成果质量较高。

1.3 设计洪水推求

（1）水文手册法。汤头河的洪峰流量按照1998年辽宁省水文水资源勘测局编制的《辽宁省中小河流（无资料地区）设计暴雨洪水计算方法》计算。采用中等流域设计洪水-辽宁产汇流计算方法（适用于300～1000 km2）和小流域设计洪水-推理公式辽宁法（适用于300km2以下）推求的汤头河各河段不同频率计算结果见表1。

（2）水文比拟法。分别以细河海州水文站、复兴堡水文站的汤头河河口处为参证位置，按公式Qi=（Fi/F参证）2/3×Q参证计算汤头河洪峰流量，汤头河各河段不同频率（水文比拟法）计算结果见表2、表3。

表1 汤头河流量成果表(水文手册法)

表2 以海州站为参证站推求汤头河设计洪峰流量成果表

表3 以复兴堡为参证站推求汤头河设计洪峰流量成果表

（3）计算成果合理性分析及选用。以复兴堡水文站为参证站推求的汤头河各河段的洪峰流量，大于以海州水文站为参证站计算的汤头河各河段的洪峰流量，二者相差约20%，虽然复兴堡水文站和海州水文站都属于细河流域，但复兴堡水文站控制流域面积2932km2，是汤头河流域面积的6.98倍；海州水文站控制流域面积342km2，是汤头河流域面积的81%。海州站的控制流域面积与汤头河相差不到30%，且二者河道平均比降接近（细河海州站以上河道平均比降5‰，汤头河河口以上河道平均比降4.13‰）。海州水文站采用1960～2005年系列洪水资料加入历史洪水推求设计洪水，设计洪水具有一定代表性。

水文手册方法是由辽宁省水文水资源勘测局以1975年出版的《辽宁省水文图集》、《辽宁省水文手册》和1982年出版的《辽宁省暴雨洪水差算图表》为基础，再加上辽南地区“81·7”、辽浑太河的“85·8”、“86·8”、辽西地区的“94·7”、辽浑太河的“95·7”和鸭绿江的特大暴雨洪水资料于1998年编制完成，适用于辽宁省内无资料地区的水利工程规划、设计及复核。

比较水文比拟法和水文手册法推求设计洪水成果，水文手册方法推求成果较水文比拟法成果偏大，从安全起见，本次工程设计洪水采用按照水文手册法推求的成果。

2 结论与建议

以阜新市汤头河（七家子村至塔子沟村段）河道治理工程为例，按照由雨量资料推求设计洪水的思路，按照《辽宁省中小河流（无资料地区）设计暴雨洪水计算方法》，采用辽宁产汇流计算方法和推理公式辽宁法推求得到了设计洪峰成果，经合理性分析后认为该成果基本是合理可靠的，为无资料地区小流域设计洪水的推求提供了一个可行的操作思路。

设计洪峰流量推求考虑的因素是多方面的，包括地质地貌特征(植被、土壤、水文地质等)、几何形态特征(集水面积、河长、比降、河槽断面形态等)以及降雨特性。地质地貌特征往往与设计流域的实际情况存在一定的差异，有些参数的确定也存在一定的问题，所以在计算设计洪水时最好采用多种方法，并对各种方法所得结果进行比较和必要的合理性和可靠性分析[2]。

[1] 詹道江,叶守泽.工程水文学[M].北京:中国水利水电出版社,2000:234-235.

[2] 邹吉余,杨荣波,高杰.理论公式法确定无资料地区小流域设计洪水[J].农业科技与装备,2010(10):62-64.

水利部关于批准发布水利行业标准的公告

（输变电项目水土保持技术规范）

中华人民共和国水利部公告

(2013年第77号)

中华人民共和国水利部批准《输变电项目水土保持技术规范》（SL640-2013）为水利行业标准，现予以公布。