桃溪流域马跳水库洪水计算多方法对比分析

黄 靖，张徐杰

（中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，浙江 杭州，311122）

桃溪流域马跳水库洪水计算多方法对比分析

黄 靖，张徐杰

（中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，浙江 杭州，311122）

无资料地区设计洪水分析主要常用的方法有推理公式法、瞬时单位线法、地区综合法等。其中推理公式法采用设计暴雨推求设计洪水，部分地区适用于流域面积小于50 km2；瞬时单位线也采用设计暴雨推求设计洪水，部分地区适用于流域面积大于50 km2；地区综合法是通过建立水文站洪水统计参数与汇水面积关系线，根据工程流域面积推算设计洪水成果。以设计洪水实例为论证，主要分析推理公式法和地区综合法两种方法成果的差别及取用。

推理公式法；地区综合法；设计洪水；实例

1 流域概况

桃溪是晋江东溪的一条支流，是永春县境内四条主要溪流之一。它发源于永春县和德化县交界的戴云山脉南麓海拔1 366 m的雪山，流经永春、呈祥、锦斗、蓬壶、达埔、石鼓、五里街、桃城、东平，出东关入山美水库，为晋江东溪上源。河流全长60 km，流域面积476 km2，河道比降15.4‰，流域形状系数0.13。流域水资源丰富，生产潜力巨大，是本县的主要水源，对工农业生产起着重要作用。桃溪水系呈树枝状，上宽下窄，上游流域宽达20 km，中下游窄长。桃溪汇集支流较多，其中比较大的支流有壶东溪、达理溪、锦斗溪和霞凌溪四条。

拟建马跳水库属桃溪流域的锦斗溪上，坝址位于永春县蓬壶镇军兜村，为锦溪和呈祥溪汇合口处，距离马跳一级电站约1.5 km。拟建马跳水库是一座以供水为主，结合灌溉、防洪、养殖等综合利用的中型水库。防洪标准采用重现期100年设计，重现期1 000年校核。在1∶50 000地形图上量计流域特征值，确定坝址以上集雨面积43.4 km2，主河道长度10.15 km，主河道坡降47.3‰。马跳水库流域水系及测站分布情况见图1。

图1 马跳水库流域水系主测站分布图Fig.1 Location of hydrological stations in and near the Matiao reservoir basin

2 水文基本资料

桃溪流域主要水文站有永春水文站，以及相邻流域木兰溪支流古赖溪河流上的溪口水文站。马跳水库流域内及附近有锦溪、蓬壶和永春站，以及相邻流域木兰溪支流古赖溪河流上溪口雨量站。工程附近及相邻流域测站基本情况见表1。

3 暴雨洪水特性

桃溪流域的洪水主要是由锋面雨和台风雨造成的，尤其是台风挟带大量水汽，往往带来大暴雨和特大暴雨，暴雨强度大、来势猛、历时短。暴雨多出现在春夏，尤以6月份频繁。各地每年都有一次以上的暴雨出现，平均暴雨日数在4.5～7.3 d，以苏坑、吾峰一带为最多。各地平均暴雨强度在70 mm/d以上，而苏坑达82.4 mm/d。7月份暴雨强度最大，各地一般均达80 mm/d左右，而苏坑达101 mm/d。同时受山脉阻挡和地形影响，常骤降暴雨，极易造成灾害性洪水，危及两岸人民的生命财产。同时，由于城建中部分建筑物挤占河道，建筑和生产废料、生活垃圾大量倾倒入河造成河床淤积，这些都不同程度地加重了洪灾的威胁。

表1 工程附近及相邻流域测站基本情况表Table 1 Information of hydrological stations near the project

4 设计暴雨计算

设计暴雨按查图法和实测资料适线法两种方法分别计算。

4.1 查图法

根据福建省暴雨图集1987年版和全国暴雨图集2006年版查算马跳水库设计暴雨成果。查图法暴雨统计参数成果对比见表2。

表2 查图法暴雨统计参数成果对比表Table 2 Comparison of different statistical parameters of storm

从表2可看出，福建省暴雨图集成果和全国暴雨图集1 h、6 h成果基本一致，24 h全国暴雨成果略大。另外本次通过对永春站1964～2014年24 h暴雨适线后均值为135 mm，Cv为0.43，Cs/Cv为3.5，与福建省暴雨图集成果一致，本次查图法采用福建省暴雨图集成果。

4.2 适线法

以锦溪、蓬壶和永春站三站短历时（1 h、3 h、6 h及24 h）暴雨实测成果为依据，对各站进行频率计算，用数学期望公式P=×100%计算经验频率，并以P-Ⅲ线型适线，以绝对值离差和最小值为控制优选统计参数，短历时设计暴雨成果比较情况见表3。

工程流域内有锦溪站，蓬壶站在流域附近。经比对分析，确定马跳水库设计暴雨1 h、3 h、6 h设计值采用蓬壶站适线成果，24 h设计暴雨采用锦溪站适线成果。

4.3 设计暴雨成果采用

综上，福建省暴雨图集法及适线法得出的工程设计及校核（1%和0.1%）设计暴雨比较见表4。

表3 各雨量站短历时设计暴雨适线成果对比表Table 3 Comparison of design storms at different stations

表4 设计暴雨成果对比表Table 4 Comparison of design storm results

由表4中可看出，较适线法，福建省暴雨图集法1 h和6 h设计暴雨成果大6%～10%，24 h设计暴雨成果基本接近。适线法中的蓬壶和锦溪雨量站各具有40年的暴雨资料年限，满足规范要求。由于福建省暴雨图集法成果考虑了历史大暴雨的因素，因此，设计暴雨采用福建省暴雨图集法成果，见表2。

5 设计洪水计算

洪水计算主要采用两种方法：分别为福建小流域推理公式法和地区综合法。

5.1 福建小流域推理公式法

流域特征值计算成果如表5所示。

福建省小流域推理公式法（摘自《福建省暴雨径流查算图表》）如下：

若tc≥τ，则

若tc＜τ，则

式中：Sp——设计暴雨雨力（单位：mm/h）；F——流域面积（km2）；

表5 马跳水库流域特征值Table 5 Characteristic parameters of Matiao reservoir basin

J——沿流程L的平均比降（‰）；

L——河道长度（km）；

m——汇流参数，与参数θ取值有关；

沿海地区：θ≥1.5时，m=0.053×θ0.809；θ＜1.5时，m=0.063×θ0.384。

5.2 地区综合法

分析晋江流域及邻近流域面积小于500 km2的站，主要有永春、溪口、凤洋及仙荣洪水面积比指数，并采用永春水文站为依据站按地区综合推算马跳水库设计洪水。各水文参证站洪水统计参数汇总见表6。点绘洪水地区综合图见图2。

图2 晋江流域邻近各站设计洪水地区综合图Fig.2 Design flood plot of different stations in Jinjiang Basin

表6 各水文参证站洪水统计参数表Table 6 Statistical parameters of floods at different stations

由图2确定面积比指数n为0.77，并以永春站为依据站推算马跳水库的设计洪水。以上两种方法成果见表7。

表7 马跳水库洪水成果对比表Table 7 Comparison of design floods of Matiao reservoir

6 成果对比分析

（1）本工程流域面积为43.4 km2，符合采用福建小流域推理公式法计算要求。

（2）地区综合法中，经分析面积指数为0.77，基本符合地区经验值，但是经对面积指数确定控制站（溪口站）实测资料分析发现，其中实测洪水系列为29年，不满足规范要求的30年，同时缺少历史洪水的加入，所以设计洪水成果存在偏小的可能性。本次不建议采用。

Comparison of flood calculation methods of Matiao reservoir in Taoxi river basin

by HUANG Jing and ZHANG Xu-jie
PowerChina Huadong Engineering Corporation

There are some methods used in calculation of design flood for ungauged basin,namely rational formula method,integrated unit hydrograph method and regional synthesis method.The rational formula method is commonly applied in ungauged basin whose area is less than 50 km2,according to the design storm.However,the integrated unit hydrograph method is suitable for the basin larger than 50 km2. The regional synthesis method is used for calculating design flood on the basis of catchment area as well as the relation between statistical flood parameters and catchmat area.In this study,the application of rational formula method and regional synthesis method has been discussed for specific basin.

rational formula method;regional synthesis method;design flood;case study

book=6,ebook=12

TV122

B

1671-1092（2016）06-0006-04

2016-07-08；

2016-11-21

黄 靖（1976-），女，浙江永康人，高级工程师，主要从事水文及水资源利用研究。

作者邮箱：huang_j@ecidi.com