从淮泗河流域水文计算浅谈水文分析与计算的新思路

胡建林 杨 飞 仲兵兵 陈宗桥

（淮安市水利勘测设计研究院有限公司 淮安 223005）

从淮泗河流域水文计算浅谈水文分析与计算的新思路

胡建林 杨 飞 仲兵兵 陈宗桥

（淮安市水利勘测设计研究院有限公司 淮安 223005）

随着社会经济的发展，城市化进程的加快，城市面积不断扩大，改变了流域的下垫面条件，导致流域的产汇流条件发生显著变化，进而对流域洪水产生一定的影响。由于城区与农区产汇流条件差异较大，城区洪水具有产汇流快、洪水过程线历时短、洪峰流量大等特点，对于流域范围内既有城区又有农区的河道，传统的水文分析与计算方法并不适用，目前尚无这类河道水文计算的通用方法。本文以淮泗河水文分析方法为例，探讨适用这类河道的水文分析与计算方法。

城市洪水 水文分析 瞬时单位线

1 引言

目前江苏省内农区汇流计算方法主要有实测资料法和暴雨洪水图集法（以下简称图集法），图集法推荐了3种汇流计算方法，即推理公式法、瞬时单位线法和总入流槽蓄法；城市汇流计算方法主要有水文学方法（等流时线法、时段单位线法和瞬时单位线法）、水力学方法和推理公式法。农区和城区现有两种相同的汇流计算方法，即瞬时单位线法和推理公式法。由于推理公式法仅能计算出设计标准下的洪峰流量，无法得到相应的设计洪水过程线，无法将农区与城区的洪水过程同时序叠加，因此只能采用瞬时单位线法分别推求农区及城区的设计洪水过程线并同时序叠加，得到流域的设计洪水过程线。

2 淮泗河流域水文计算方法

2.1淮泗河流域概况

2.1.1工程概况

淮泗河已列入《江苏省中小河流专项规划（2013—2015）》中进行治理，河道治理标准为5年一遇排涝。

2.1.2流域概况

淮泗河位于宿迁市泗阳县和淮安市淮阴区交界处，涉及泗阳众兴镇、八集乡、淮阴区吴集镇、西宋集等4个乡镇，汇水面积157.4km2（淮沭河分洪情况，下同）。淮泗河主要是排除泗阳县和淮阴区境内的中运河与六塘河之间涝水，其中包河圩口闸以南17.1km2的区间汇水通过包河排涝站排入中运河，因此汇入淮泗河下游的流域面积为140.3km2。

2.2设计暴雨

根据2005年版《江苏省暴雨参数图集》（以下简称《图集》）计算设计暴雨。统计各参数值见表1、2。根据84年图集最大三日设计暴雨雨型分配表，三日内最大24h设计点雨量占三日设计点雨量的80%，为155.4mm。

表1 设计点雨量表

表2 设计面雨量表

2.3农区设计洪水

2.3.1设计净雨及时程分配

净雨量的计算采用“84”暴雨图集提供的计算方法，用土壤前期影响雨量Pa作为参数，建立P+Pa～R的相关关系。净雨时程分配根据84图集附表十雨型分配表，净雨分配见表3。

表3 农区设计净雨时程分配表Δ t = 6 h

2.3.2瞬时单位线

根据“84”暴雨图集，查得平原区的综合成果为：m2＝1/2，可得调节次数n＝2，m1＝2.25F0.38=12.8。查84图集，得农区的瞬时单位线。

2.3.3推求设计洪水

根据设计净雨和时段单位线，进行推流计算，得出设计洪水过程线，计算结果见表4。

表4 农区设计洪水过程线成果表

2.4城区设计洪水

2.4.1设计净雨及时程分配

城区设计暴雨历时取24h。三日内最大24h雨型分配参照图集24h雨型及其在三日雨型中的位置综合确定。最终24h设计净雨分配见表5。

表5 城区设计净雨量计算成果表

2.4.2瞬时单位线

瞬时单位线参数采用图集中平原区汇流参数。m2＝1/2，可得调节次数n＝2；m1＝2.25F0.38=9.3，调节系数K＝m1/n=4.65。

根据参数n和t/K，查S曲线表，计算瞬时单位线u（t）见表6。

表6 城区瞬时单位线成果表

2.4.3推求设计洪水

根据设计净雨和时段单位线，进行推流计算，得出设计洪水过程线，计算结果见表7。

2.5洪水过程叠加

根据以上计算，已推求得到农区及城区的设计洪水过程线，因此对这两条洪水过程线叠加即得到淮泗河流域的设计洪水过程线。

表7 城区设计洪水过程线成果表

2.5.1平头流量计算

淮泗河流域主要排除泗阳县和淮阴区境内的中运河与六塘河之间农田涝水和泗阳城区排水。此次农区设计洪水按24h削峰，削峰系数α=0.63，城区不考虑削峰。

2.5.2洪水过程叠加

根据表4和表7农区及城区设计洪水过程，按同时序原则进行叠加，得到淮泗河流域的设计洪水过程线，成果见图1。

图1 城区、农区及叠加后概化洪水过程线成果图

2.5.3设计成果

淮泗河流域5年一遇设计成果见表8。

3 淮泗河流域水文计算方法的合理性分析

主要从水文计算方法及参数选取方面对计算方法及成果进行合理性分析。

由于淮泗河流域范围内缺乏实测流量和暴雨资料，此次水文计算设计暴雨参数采用江苏省暴雨参数图集中的地区综合暴雨参数，采用瞬时单位线法推求设计洪水。

3.1暴雨历时

由于城区和农区的产汇流条件差异较大，城区洪水具有暴雨历时短、产汇流快、洪峰流量大等特点，根据对泗阳县城区暴雨资料的分析，暴雨历时一般在24h左右，因此此次城区设计暴雨历时取24h，控制时段取1h和6h；农区设计暴雨历时取三日。暴雨历时的选取体现了不同下垫面地区产汇流特点的差异。

3.2设计暴雨及时程分配

农区及城区的设计暴雨历时分别为三日和24h，计算设计暴雨时，暴雨参数采用图集中最大三日暴雨的地区综合参数，并按图集附表十（平原地区最大三日设计暴雨雨型分配表）进行农区最大三日暴雨时程分配（时段Δt=6h），并在最大三日暴雨过程中选取最大24h暴雨过程作为城区的设计暴雨过程，并结合最大24h设计暴雨雨型分配表进行最大24h暴雨时程分配（时段Δt=1h）。此次不同历时的设计暴雨量及时程分配反映了同一场暴雨在下垫面不同时（农区和城区）的产流过程，较为合理。

3.3设计洪水过程线推求

为便于对农区和城区的设计洪水进行叠加计算，此次均采用瞬时单位线法推求设计洪水。单位线参数均根据流域特征选取，分别计算农区和城区的洪水过程线。由于缺乏城区雨洪资料，无法计算城区瞬时单位线的汇流参数n和k，此次直接采用图集中苏北平原区的地区综合参数，是否合理尚无依据，且目前没有实测资料进行检验，因此，此次采用瞬时单位线推求城区设计洪水的方法存在一定的缺陷。

3.4削峰问题

农区允许短期地表滞水时间24h，此次考虑按24h削峰，城区对排水要求较高，不允许地表滞水，不考虑削峰，反映了农区和城区排水标准的不同。

表8 淮泗河节点设计流量成果表

4 结语

综合上述，对淮泗河流域水文计算方法及参数选取的分析，此次设计洪水计算方法能够较为合理地反映农区及城区产汇流的特点；计算成果能够较为合理地反映同一场暴雨在下垫面不同时的汇流过程（相应的设计洪水过程线）。因此，此次水文计算成果较为合理。不足之处在于城区瞬时单位线汇流参数直接采用图集中苏北平原区的地区综合参数，是否合理尚无依据，亦无实测雨洪资料进行检验■

（专栏编辑：顾 梅）