利用历史洪水调查推求设计洪峰流量

杜伟

(黑龙江省农垦红兴隆管理局水务局，黑龙江友谊155811)

水文资料是水利工程设计最基础、最前沿的必备资料，水文账错了，所有设计便无需再作论证评审了。因此，作为水利工程规划设计人员，首先要把水文基本资料以及分析计算资料做的牢靠，经得起历史推敲。

1 水文计算的任务与内容

工程水文计算的任务主要是分析预算工程施工及运行期在可能发生的水文特征值，为水工设计提供依据。其主要内容有:

1)符合设计标准要求的全年和要求时段的经流量的设计值及其时程分配。

2)各种标准的设计洪水的洪峰流量，不同时段洪量及其洪水过程线，设计洪水的地区组成及分期洪水。

3)设计暴雨和可能最大暴雨的各种历时降水量及其时空分布，以及由暴雨推求的相应洪水。

4)冰情、水面蒸发等水文特征值。

5)电站厂区，坝址原水位流量关系。

6)各类典型区(山区、半山区、平原区、干旱区、半干旱区、湿地等)排水模素的设计推求及区域水文图集的制定。

本文主要阐述历史洪水调查推求设计洪峰流量。

2 历史洪峰流量的计算方法

计算历史洪峰流量应根据洪水痕迹分布、观测资料情况及河段水力特性等选用适当的方法。由洪痕推估洪峰流量，一般应通过两种以上的方法进行计算。遇河段弯曲或有分流等情况，则应选取参证站，通过对近期大洪水进行计算，予以比较。

2.1 水位流量关系曲线延长法

当水文站断面处调查有洪水痕迹;或在水文站上、下游不远处有洪水痕迹时，其区间面积很小，能较可靠地将洪痕移到水文站断面处，这时应尽量利用水文站实测资料，采取延长水位流量关系曲线的方法推算历史洪峰流量。

若河段较均匀整直，断面较稳定，下游不受变动回水影响，水位流量关系呈单一关系，可根据具体情况按下述方法处延。

2.2 利用水力学公式计算历史洪峰流量

当短、缺实测水文资料时，可利用调查河段纵横断面测量资料及洪水水面线，求出计算断面的水力要素ω洪、x洪、R洪及i洪等，按(1)式计算，确定调查洪水位所对应的洪峰流量。

计算流量的水力学公式为:

3 利用调查洪峰流量推求设计洪峰流量

3.1 历史洪水频率的估定

如上所述，利用调查洪水痕迹可以推算出相应的洪峰流量。而调查洪水是多少年一遇(即频率是多少)，可按以下途径加以评定。

1)根据调查对象的年龄估计历史洪水频率，如:六、七十岁以上老人所述最大洪水，可认为≥50 a一遇(即频率为2%)。如调查到1942年洪水是65岁左右的老人们所见最大洪水，虽距今仅32 a，可大致估定为50 a一遇。

2)根据洪水调查和历史文献档案材料，分析估定历史洪水的频率。这个方法是常用的基本方法。

①如根据调查或在历史文献记载的N1年内(自己字记载最远年份迄今)，能断定没有比调查洪水更大的历史洪水，则重现期可作为N1年;②如能断定在N1年内有a次历史洪水＞调查洪水，则其重现期为年;③如在N1年内有a次历史洪水与调查洪水不差上下，而无法判断谁大谁小时，则其重视期为年。

总之，历史洪水与实测洪水一样，其地区分布有一定的规律性。因此，无论用什么方法估定调查洪水的频率时，应该注意分析全流域的特性。利用上述估定频率的方法，结合调查水情、雨情及邻近流域历史洪水情况等进行综合分析，力求较合理地确定调查洪水的重现期。

3.2 具体方法

3.2.1 经验频率曲线法

经过调查考证到a个历史大洪水，最远的调查考证年份迄今为N年，除此之外，尚有n项实测系列。在N年中已考证清楚，按大小顺位后的为首M项大洪水中(包括由实测系列中移入的大洪水)并未遗漏＞第M项的洪水时，则第M项大洪水的经验频率可按下式计算:

当考虑使用历史洪水资料时，对几项实测系列中排位第m项洪水的经验频率，可根据对资料情况的判断，采用下列方式之一进行估算:

1)当实测系列较长，代表性较好，而对历史洪水的精度(定量、排位)又不够满意时，可按历史洪水与实测洪水分别独立排位处理，对n项实测系列中第m项洪水的经验频率仍按计算。

2)当实测系列代表性较差，而历史洪水调查考证精度较高，则实测系列可认为是N年系列的组成部分，对n项实测系列中第m项洪水的经验频率可按下工计算:

式中:Pa为N年中排位第a项大洪水的经验频率。当N年中最大a次洪水均已查清且无遗漏时为由实测系列移入特大洪水M序列的项数。

在N年内所调查到的历史洪水因可能有遗漏而按大小排位不连续时，对不能排列为N年中有首几位的大洪水，可另选历时短于N年的一个或多个，使其也能排列为首几位。此时，经验频率计算方法可按上述原则处理。

不连序系列参数估算式为:

QV·N估算值大多偏小，可稍加大进行适线。适线时，当QV·N≤0.5，试用CS·N/QV·N=4;1.0≥QV·N＞0.5，QS·N/QV·N= QV·N＞1.0，QS·N/QV·N=2～3

3.2.2 试算法

在短、缺实测洪水资料的情况下，调查到两次(或稍多)历史洪水并能估出其频率时，可用试定Cν洪、CS洪值的方法，求出设计洪峰流量。

［1］华东水利学院(现河海大学).水工设计手册(第二卷)［M］.北京:水利电力出版社，1987.

［2］天津大学.小型水电站(上册)［M］.北京:水利电力出版社，1975