鴿子洞水庫設計洪水計算方法分析

李新旺

（河北省水利水電勘測設計研究院，天津 300250）

鴿子洞水庫設計洪水計算方法分析

李新旺

（河北省水利水電勘測設計研究院，天津 300250）

鴿子洞水庫設計洪水計算采用暴雨途徑進行分析，分析時采用了推理公式法、經驗公式法和合理化公式法3種，可為計算類似控制站設計洪水提供借鑒。

設計洪水；暴雨；計算方法；分析

1 概況

鴿子洞水庫位于承德市平泉縣中部，壩址處有一裂隙巖洞，常住野鴿子，故名“鴿子洞”。水庫控制流域面積97km2，流域長度17.5km，河床縱坡約1.67%，壩址附近河道寬度60～80m。

水庫以上流域多年平均降雨量為560mm，降雨量年際變化較大，年內分配極不均勻，年降雨量的70%～80%集中在6～9月。由于其暴雨歷時短、強度大，且河流短、縱坡陡，洪水暴漲暴落，一次洪水歷時為24h。

2 設計洪水

2.1 洪峰流量

鴿子洞水庫沒有水文測站，無法用實測洪水資料推求設計洪水，其洪峰流量采用暴雨途徑進行計算，通過對該地區的水文特性進行分析，選擇推求洪水的方法有合理化公式、經驗公式及推理公式。

2.1.1 合理化公式法

根據《河北省承德地區水文實用手冊》對全區22個水文站的資料進行分析，選擇洪峰流量合理化公式法進行計算。

式中 Qp為頻率P的洪峰流量（m3/s）；i為暴雨強度（mm/h）；μ為平均入滲率（mm/h）；F為流域面積（km2）。

i值計算公式為：

式中 Sp為雨力（mm/h）；τ為匯流時間（h）；A、B為匯流參數，查圖得出；L為河流長度（km），L＝17.5km；V為匯流速度（m/s），根據流域所屬匯流區查表得出；n為暴雨衰減指數；μ為平均入滲率（mm/h），其值按μ=x·Syp計算。

按合理化公式計算100a一遇洪峰流量為986m3/s。

2.1.2 經驗公式法

計算洪峰流量的公式：

式中 Qp為頻率P的洪峰流量（m3/s）；Cp為頻率P的洪峰模系數；F為流域面積（km2）；n為指數。

上式中Cp、n由中小流域資料率定求得，100a一遇洪峰流量計算成果為1012m3/s。

2.1.3 推理公式法

鴿子洞水庫以上流域屬燕山背風區，設計暴雨時段采用24h，根據流域所在位置，查出流域中心處的設計暴雨及其過程，由暴雨～徑流關系查用表計算出凈雨深，進而計算洪峰流量。洪峰流量計算公式如下：

式中 Qm為洪峰流量（m3/s）；τ為流域匯流歷時（h）；Rτ為相當于τ時段的最大凈雨量（mm）；m為匯流參數。

以上幾種方法計算的100a一遇洪峰流量成果見表1。

2.1.4 成果比選

以上幾種方法得出的100a一遇洪峰流量分別為986，1012，780m3/s。

通過分析，推理公式計算成果偏小，主要原因是按照暴雨洪水圖集法計算，當時率定參數時可采用的資料較少，據資料介紹本地區“背風區匯流參數m的計算，因雨量站布設較稀，控制性能較差，而且大雨、大水資料少，因而m值的精度較差。”故此法計算的洪峰流量不太合理。因此，在計算類似地區洪水時，要注意采用該計算方法中參數的合理性率定。

合理化公式法、經驗公式法是根據22個水文測站率定的。其計算成果基本相當，通過分析選取100a一遇洪峰流量為1012m3/s。

2.2 洪量計算

表1 100a一遇洪峰流量成果表

由于鴿子洞水庫控制流域面積小，主河道平均比降較陡，匯流時間短，洪水過程一般為24h。

依據水文手冊提供的方法，洪量計算公式為：

式中 Wp為設計頻率洪水總量（萬m3）；HR為設計頻率面雨量產生的徑流深（mm）；F為流域面積（km2）；0.1為單位換算系數。

由地區手冊分析Hp，進而計算Wp，100a一遇洪峰流量為624萬m3。

根據海灤河流域（P＝1%）洪峰流量～流域面積分析，鴿子洞水庫100a一遇洪峰流量模數大于背風區，小于迎風區，介于丘陵區和山區之間。與其所處的地理位置和暴雨特性一致，符合海灤河流域的一般規律，從面上平衡角度考慮，鴿子洞水庫的設計洪水計算成果是合理的。

3 結語

鴿子洞水庫是承德地區計算中小水庫設計洪水方法的典型，多數情況下設計洪水的計算都是采用暴雨途徑計算，由暴雨推求洪水。本文通過對該地區的水文特性進行分析，選擇推求洪水的方法有合理化公式、經驗公式及推理公式，并進行了合理性檢查，可為類似控制站的洪水計算提供借鑒價值。

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2010－11－15

李新旺（1969－），男（滿族），河北秦皇島人，高級工程師，主要從事水利水電規劃、移民工作，（Tel）13612153334。