小流域设计洪水计算方法探讨

郭涛

（辽宁省沈阳水文局，辽宁沈阳110043）

小流域设计洪水计算方法探讨

郭涛

（辽宁省沈阳水文局，辽宁沈阳110043）

小流域洪峰流量形成与大流域不同，其特点是单项因素（雨强、地形、植被等）的变化作用比较突出。文中将小流域洪峰计算分解为河槽调蓄和山坡汇流二部分，充分考虑山坡水流过程对洪峰流量的影响，综合考虑汇流面积、汇流时间、河槽糙率、断面形状等因子进行洪峰流量计算。

裂小流域汇流：洪峰流量：设计洪水；净雨强度；山坡汇流；河槽调蓄

1 问题提出

在小河流山洪灾害调查评价工作中，经常要进行小河流设计洪水计算，常用的方法有：推理公式法、经验公式法、综合单位线法和水文模型等方法，辽宁省常用经验公式法计算公式：

式中：QP——设计洪峰流量，m3/s；φP——径流系数；iP——降雨强度，mm/s；F——流域面积，km2。

但该公式的适用条件为流域面积要大于200 km2以上。在实际工作应用中，当流域很小时（汇流时间小于1 h），计算出的设计洪峰流量合理与否无法验证。介绍另一种算法，对同一流域进行计算，以验证原计算成果的合理性，供参考。

2 洪峰流量分析

对于小流域的洪水过程，在暴雨不均匀的情况下，洪峰流量的形成应该是部分流域面积同时汇流造成的洪峰，而全流域面积同时汇流造成的洪峰，只有在暴雨均匀的情况下才有可能发生，属于一种特例。

洪峰流量发生的规律是：净雨强度与最大同时汇水面积的乘积为最大时所形成。说明见图1。

图1（a）表明：净雨强度随时间增加而减小，是减函数；1（b）表明，汇流面积随降雨时间增加而增加，是增函数；1（c）表明，各对应时刻净雨与汇流面积组合（相乘）形成流量的规律。各对应时刻净雨与汇流面积相乘形成了流量，它随时间由小到大，到某一时刻出现了流量的最大值，即洪峰流量。它的出现并不在f=F和t=τ的时候，而是在一个特定时刻，这个时间称为形成洪峰时间，用tQ表示，其相应的汇水面积即是形成洪峰的同时汇水面积。

小流域洪峰流量形成与大流域不同，其特点是单项因素（雨强、地形、植被等）的变化作用比较突出。而大流域各单项因素在流域内的不同区域里分布不均匀而相互补偿，单项因素的计算值更具有综合性。另外，小流域主河槽相对较短，河槽调蓄影响较小，而山坡水流过程对流量的形成影响较大，而大流域正好相反。因此，影响小流域洪峰流量的因素很多，其主要因子为水量大小和汇集运动。

3 洪峰流量计算及检验

计算公式：

式中：QP——设计洪峰流量，m3/s；C——径流系数；S——降雨强度，mm/s；F——流域面积，km2；P——形成洪峰汇流面积系数，P=f/F由暴雨衰减系数查表1而得；P1——形成洪峰汇流时间系数，由暴雨衰减系数查表1而得；n——暴雨衰减系数，短历时为n1、长历时为n2；

其中：K1——河槽汇流因子；K2——山坡汇流因子；

实际计算时，首先假定tQ＜t0＜1，采用短历时暴雨衰减系数n1、根据计算公式算得洪峰流量QP。然后依据计算tQ，若满足假定条件，则设计洪峰流量计算正确。

4 计算实例

以本溪市南芬区思山岭街道黄柏峪村所在小流域为例，计算设计洪峰流量。小流域地处辽河三级支流—细河流域上。

表1 暴雨衰减系数表

再由tQ=1.00，可知tQ＜t0＜1,即原假定成立，洪峰流量计算正确。

5 结语

由以上计算可知，当采用后者公式计算时，由于充分考虑了河槽汇流和山坡汇流，计算出的设计流量略小。由计算过程可知，山坡汇流对计算流量的影响较大，所以实际应用时，对流域的长度和比降的量算要精确。两种方法计算的设计洪水相差不大，满足设计要求。

P333

A

1002－0624（2017）06－0037－02

2017-01-11