水文比拟法计算设计洪峰流量时集水面积分级修正的探讨

石 浩

(贵州省水利水电勘测设计研究院，贵阳 550002)

水文比拟法计算设计洪峰流量时集水面积分级修正的探讨

石 浩

(贵州省水利水电勘测设计研究院，贵阳 550002)

水利水电工程的设计洪水计算成果要安全可靠，且符合设计流域的洪水特性。在水文比拟法计算坝址设计洪水过程中，因水文依据站所在流域与设计流域的集水面积上的差异性，采用水文比拟法计算设计洪水洪峰流量时，结合历史洪水调查成果及雨洪法(或其他方法)计算的设计洪水成果，当依据站集水面积大于200km2，设计坝址集水面积小于200km2，建议不考虑集水面积分级修正。当依据站集水面积小于200km2，设计坝址集水面积大于200km2，结合坝址的历史洪水调查成果，雨洪法计算设计洪水成果等，可斟酌是否考虑集水面积的分级修正。以当前水文比拟法计算过程设计过程中，洪峰流量时集水面积分级修正工作开展的情况为基础，结合近年来的工作经验，提出如何提升洪峰流量时集水面积分级修正工作质量。

水文比拟法；设计洪峰流量；集水面积分级修正；合理性分析

0 引 言

水利水电工程的建设目的，不仅是为人们提供日常生活用水、灌溉用水，同时也要利用水利水电工程来控制洪水，减少洪水对周围流域产生的负面影响，所以要对水利水电工程设计洪水计算方法问题进行研究，针对不同地区的实际情况，提出问题的解决方式，提升水利水电工程项目的设计质量、施工质量以及使用质量。水利水电工程设计洪水计算方法有很多，水文比拟法是其中一种最为常见的设计洪水计算方法。贵州省水文测站较少，特别是200km2更是少之又少，各条河流的暴雨洪水特性差异较大，且因水文测站相对较少，且分布不均，因此，在水文比拟法计算坝址洪水时，应根据设计流域及依据站流域的集水面积差异情况，斟酌考虑集水面积分级修正推求坝址设计洪水。

1 面积比指数的确定

贵州省洪峰流量均值面积比指数平均值为0.67，不同的河流，或同一河流不同的河段洪峰流量面积比指数也不尽相同。洪峰流量均值面积比指数一般通过本流域及邻近流域相关测站的洪峰流量均值与集水面积建立幂回归分析，幂指数即为面积比指数。贵州省小于200km2水文测站较少，根据贵州省有关的分析成果，200km2小流域的洪峰流量均值面积比指数取0.75(《贵州省暴雨洪水计算实用手册》(含修订本)中雨洪公式集水面积分级是按300km2，而通常采用的分级集水面积为200km2，文章按200km2考虑)。

2 考虑与不考虑集水面积分级修正的设计洪水计算及合理性分析

1)南花水文依据站控制集水面积为463km2，设计洪峰流量统计参数为Qm=468m3/s，Cv=0.98，Cs=4Cv；西江水库坝址以上集水面积为28.6km2，采用水文比拟法推求坝址设计洪峰流量，方法①考虑集水面积的分级修正；方法②不考虑集水面积的分级修正。根据前面的计算公式(洪峰流量均值面积比影响指数n按全省均值考虑，取0.67)，计算出多年平均洪峰流量均值，然后根据集水面积差异等确定坝址以上流域的变差系数Cv，偏态系数Cs=4Cv，成果见表1。

表1 设计洪水计算成果比较

2)水文依据站控制集水面积为189km2，设计洪峰流量统计参数为Qm=159m3/s，Cv=0.76，Cs=4Cv；某水库坝址以上集水面积为365km2，采用水文比拟法推求坝址设计洪峰流量，方法①考虑集水面积的分级修正；方法②不考虑集水面积的分级修正。根据前面的计算公式，计算出多年平均洪峰流量均值，然后根据集水面积差异等确定坝址以上流域的Cv，Cs=4Cv，成果见表2。

表2 设计洪水计算成果比较

从计算的设计洪水成果来看，第一种情况：当水文依据站集水面积大于200km2，设计坝址集水面积小于200km2，考虑集水面积分级修正的成果较不考虑集水面积分级修正的洪峰流量均值要小14.4%左右；第二种情况：当水文依据站集水面积小于200km2，设计坝址集水面积大于200km2，考虑集水面积分级修正的较不考虑集水面积分级修正的洪峰流量均值要大0.5%左右；因依据站及坝址集水面积的差异不同，这种差异变化随之变化；但不变的是依据站集水面积大于200km2，设计坝址集水面积小于200km2，考虑集水面积分级修正的较不考虑分级修正的成果要小一些，依据站集水面积小于200km2，设计坝址集水面积大于200km2，考虑集水面积分级修正的较不考虑分级修正的成果要大一些。仅从设计成果安全角度考虑，第一种情况可不考虑集水面积的分级修正；第二种情况则需考虑集水面积的分级修正。

雨洪法是小流域设计洪水计算最常用的方法，《贵州省暴雨洪水计算实用手册》(含修订本)中集水面积在1000km2以下流域拟定了5个计算公式，主要根据集水面积的不同拟定不同的计算公式(集水面积在25-300km2之间根据流域几何特征值)，公式间衔接处采用集水面积大的计算公式计算的设计洪水成果要小于小面积计算公式计算的成果。对应小流域而言，特别是集水面积小于300km2的特小流域，依据站所在流域与设计流域下垫面条件及产汇流条件相似的情况下，一般设计洪水洪峰模数与集水面积成反正，小流域洪峰流量模数要大于大流域洪峰流量模数；因此，个人认为当依据站集水面积大于200km2，设计坝址集水面积小于200km2，建议不考虑集水面积分级修正；当依据站集水面积小于200km2，设计坝址集水面积大于200km2，结合坝址的历史洪水调查成果，雨洪法计算设计洪水成果等，可斟酌是否考虑集水面积的分级修正。

5 结 论

从工程的安全角度考虑，设计洪水计算成果要安全可靠，且符合设计流域的洪水特性。在水文比拟法计算设计洪水过程中，因水文依据站所在流域与设计流域的集水面积上的差异性，采用水文比拟法计算设计洪水洪峰流量时，结合历史洪水调查成果及雨洪法(或其他方法)计算的设计洪水成果，当依据站集水面积大于200km2，设计坝址集水面积小于200km2，建议不考虑集水面积分级修正。当依据站集水面积小于200km2，设计坝址集水面积大于200km2，结合坝址的历史洪水调查成果，雨洪法计算设计洪水成果等，可斟酌是否考虑集水面积的分级修正；为工程的设计提供可靠的依据。

[1]汪德麟，刘彦祖.应用贵州省雨洪公式计算施工期设计洪水需注意的问题[J].贵州水力发电，2008(06)：1-4.

[2]王继辉，郭履维，鹿坤.贵州特小流域暴雨洪水计算[J].贵州水力发电，1995(03)：7.

[3]王继辉.贵州暴雨洪水计算综述[J].贵州水力发电，2000(01)：1-6.

1007-7596(2017)07-0090-02

2017-06-18

石浩(1978-)，男，贵州松桃人，高级工程师，从事水文及水资源工程工作。

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