经验单位线在新安江流域适用性评估

徐郡璘，张磊磊，陈顺维，赵新华，李福钢，史黎翔

（1.中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，浙江杭州，311122；2.国网新源水电有限公司新安江水力发电厂，浙江杭州，311608）

经验单位线在新安江流域适用性评估

徐郡璘1，张磊磊1，陈顺维1，赵新华2，李福钢2，史黎翔1

（1.中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，浙江杭州，311122；2.国网新源水电有限公司新安江水力发电厂，浙江杭州，311608）

基于新安江水库实测洪水资料，评估了经验单位线法在坝址洪水推算的精度和适用性，结果表明，经验单位线法在新安江流域坝址洪水推算中具有较好的精度和适用性，与实测洪水的相对误差在5%以内，可作为新安江水库洪水预报的补充方法，同时可为海外相似流域坝址洪水推算提供参考。

经验单位线；坝址洪水；新安江流域；适用性分析

新安江水电站位于浙江省建德市白沙镇以上约7.5 km处，坝址以上河长为323 km，流域面积10 404 km2。新安江水库库面比为5.55%，库形系数64.5，属湖泊型水库。由于新安江水库库容大，调节性能高，产汇流条件有了改变，入库洪水一般比坝址洪水洪峰增高较多，峰现时间提前较多，洪量更趋集中。

图1 新安江流域水系图Fig.1 Network of Xin'anjiang river basin

一般而言，坝址洪水可通过降雨资料或水文站流量观测资料推求，推求的洪水成果具有一定的预见期，对于水库防洪调度及流域降雨产流特性研究具有较为直接的意义。目前大多数省份水文相关部门发布的洪水计算手册均有对由降雨资料推算设计洪水的较为详细的说明。然而，目前大量海外项目资料匮乏，缺少具体的设计洪水推算说明，因此，笔者以具有详实实测洪水资料的新安江流域为研究对象，分析评估了罗桐埠经验单位线法在坝址设计洪水推算中的适用性，可为海外流域相似地区设计洪水计算提供参考。

1 方法原理

单位线是在给定流域、单位时段内时空分布均匀的一次降雨产生的单位净雨量，在流域出口断面所形成的地面（直接）径流过程线[1]。从中可以看出给定流域的地面（直接）径流过程线的形状受该流域所有物理特征的影响。单位线方法存在三条假定条件：

（1）单位时段内净雨量不同，但所形成的地面径流过程线的总历时不变；

（2）单位时段内N倍单位净雨所形成的出流过程的流量值是单位线的N倍；

（3）各单位时段净雨量所产生的出流过程不相干扰，出流断面的流量等于各单位时段净雨量所形成的流量之和。

单位线适用倍比和迭加原则，因为它的输入（净雨量）和输出（出流量）取离散值，所以系统的卷积积分式可以用下式表达：

式中：Q——出口断面时段末流量（m3/s）；

q——时段单位线时段末流量（m3/s）；

I——时段平均净雨量（mm）；

m——净雨时段数；

n——时段单位线时段数。

2 新安江水库经验单位线

流域越小，净雨的时间、空间分布不均匀性都相对较小，更符合单位线的一般假定。因此，瞬时单位线法往往用于推求中小流域的洪水过程。其实质是流域汇流系统实际上为非线性系统，将其概化为现行系统就会带来误差。若要在面积较大的流域使用单位线方法，就要在单位线中加入反映流域汇流系统非线性特征的参数，如暴雨分布参数等。1999年，新安江电厂分析了流域内历年实测暴雨洪水过程，得到新安江水库3 h时段单位线，以供新安江水库洪水预报参考。该时段单位线以不同暴雨中心和暴雨量级为参数，拟定了15条单位线，可根据降雨分布和降雨量级进行选用。

3 新安江水库单位线验证

根据新安江水库流域面暴雨资料，采用上述时段单位线计算新安江水库坝址断面1953～1956年若干场较大洪水过程并统计洪水峰量，计算成果与罗桐埠水文站实测洪水峰量统计成果进行比较（见表1）。从中可以看出，采用经验单位线法计算值与实测值相比，洪峰流量与一日洪量相差约2%，三日洪量相差约4%，两者较为接近。因此，采用该单位线法计算新安江坝址洪水具有较好的适用性。

4 流域洪水验证

选择新安江水库1990～2014年发生的若干场洪水中量级较大的11场洪水，根据流域实际面暴雨过程，采用新安江水库经验单位线计算新安江坝址洪水过程，并统计洪水峰量，如表2所示。

表1 经验单位线推算的新安江水库坝址洪水与实测洪水对比表Table 1 Comparison between measured flood and calculated by experience unit hydrograph at dam site of Xin'anjiang reservoir

从表2可以看出，对比新安江水库入库洪水与坝址洪水峰量统计成果，洪峰流量倍比约为1.30，一日洪量倍比约为1.12，三日洪量倍比约为1.04。其比值与新安江水电厂首次大坝安全定期检查阶段，华东院采用多种方法分析的新安江水库入库洪水和坝址洪水倍比关系（洪峰倍比1.30，一日洪量倍比1.10，三日洪量倍比1.02）基本一致。进一步将新安江水库入库洪水与坝址洪峰、洪量点绘相关关系线，详见图2～4所示。从中可以看出新安江坝址洪水与入库洪水存在较为显著的线性相关关系，经验单位线方法在新安江流域具有良好的适用性。

表2 经验单位线推算新安江水库坝址洪水Table 2 Calculated flood by experience unit hydrograph at dam site of Xin'anjiang reservoir

图2 新安江水库入库洪水－坝址洪水Fig.2 Relationship between the peak inflow and the peak site flood of the reservoir

图3 新安江水库入库洪水－坝址洪水一日洪量相关关系Fig.3 Correlation between inflow and one-day flood volume at the reservoir site

图4 新安江水库入库洪水－坝址洪水三日洪量相关关系Fig.4 Correlation between inflow and three-day flood volume at the reservoir site

5 结语

（1）通过加入降雨分布、降雨量级等参数，可以更好地反映流域内的降雨径流特性，改善普通经验单位线法在较大流域汇流计算中的误差。

（2）经验单位线法可以较好反映新安江流域内的汇流特性，可以作为流域洪水预报方法的补充，可为相似无资料地区设计洪水计算提供参考。 ■

[1]长江水利委员会.水文预报方法[M].水利电力出版社,1993.

作者邮箱：xu_jl3@ecidi.com

Evaluation of the applicability of experience unit hydrograph for Xin'anjiang river basin

by XU Jun-lin,ZHANG Lei-lei,CHEN Shun-wei,ZHAO Xin-hua,LI Fu-gang and SHI Li-xiang PowerChi⁃na Huadong Engineering Corporation Limited

Based on the flood data of Xin'anjiang river basin,the accuracy and applicability ofthe em⁃piricalunit-line method are evaluated.The resultshows thatthe empiricalunit-line method is ofgood accuracy and applicability in flood calculation for Xin'anjiang river basin,and the relative error is less than 5%.It can be used as a supplementary method for flood forecasting of Xin'anjiang reservoir,as well as a reference forflood forecasting ofsimilarbasin in overseas project.

experience unithydrograph;dam site flood;Xin'anjiang riverbasin;applicability

TV211

B

1671-1092（2017）01-0016-04

2016-12-16

徐郡璘（1985-），男，江苏徐州人，工程师，研究方向为水文与水资源。