淺議無水文資料小流域設計洪水要素的推求

□邢杰煒 □王紅濤（河南省洛陽水文水資源勘測局）

1.概述

板棚河屬于淮河流域潁河水系北汝河中游的支流，位于汝陽縣劉店鄉境內，總流域面積84km2，河長17km。劉店大橋斷面以上匯水面積44km2，河長9.1km，河道平均比降20‰，河段為卵石河床。該斷面距離北汝河上游控制性水文站紫羅山站8km，板棚河流域洪水設計所需參數可以參照紫羅山水文站多年實際觀測數值來計算。

2.設計洪峰流量

2.1 設計洪峰流量經驗公式

采用《河南省水利工程水文計算常用圖》推薦的河南省小匯水面積經驗公式（適用匯水面積100km2以下的小流域）：

多年洪峰流量均值計算公式：Q=AJ1/6H24（F/L2）0.4F0.7

設計洪峰流量：QP=KpQ

式中，A為綜合系數，伊洛河及其他黃河支流0.12-0.14，豫北地區0.08-0.10，其他采用0.14-0.16；F為流域面積(km2)；L為從分水嶺沿主河道至出口斷面長度（km）；J為沿L的加權平均比降（‰），計算時不帶‰；H24為流域平均年最大24h雨量（mm）；Kp為模比系數，依據所在地區選定Cv值，采用Cs= 2.5Cv，查P-Ⅲ型曲線模比系數Kp表即可求得；Cv為變差系數，伊洛河及黃河支流1.2-1.3，豫北1.3-1.5，其它1.0-1.2。

2.2 板棚河劉店大橋斷面百年一遇設計洪峰流量計算

在洛陽地形圖1：（200000）查得板棚河劉店大橋斷面以上面積F=44km2，河長L=9.1km,流域加權平均比降J=20‰。

在《河南省水利工程水文計算常用圖》上查得H24=90mm，A采用0.16。則該斷面以上流量均值

Cv值采用同一流域臨近的紫羅山水文站計算值1.08，在P-Ⅲ型曲線模比系數Kp表中查得百年一遇Kp=5.20。

則板棚河劉店大橋斷面百年一遇設計洪峰流量

3.設計洪水最高洪水位

3.1 測量河道斷面，繪制水位面積曲線

對需要設計的橋梁斷面，按照《水文測驗規范》要求測量出河道斷面的起點距和河底高程，然后繪制出河道斷面圖。再根據河道斷面圖點繪出水位面積關系曲線，最后根據河道斷面圖和水位面積關系曲線得出不同水位級所對應的河道面積、水面寬度、平均水深。

3.2 用曼寧公式試算設計洪峰流量對應的洪水位

曼寧公式Q=1/n*AR2/3J1/2=1350（m3/s）

式中,n選用0.035（河底為卵石），可采用試算法把面積A、糙率n和平均水深R代入公式，得出該斷面百年一遇洪水流量所對應的面積A和平均水深R，利用已有的水位面積關系曲線查得該面積所對應的水位，即百年一遇設計最高洪水位。

經過試算得：板棚河劉店大橋斷面百年一遇設計最高洪水位為324.50m。同時百年一遇最高洪水位考慮到河床淤積和風浪不確定度的影響，應適當增加水位高度，板棚河劉店大橋斷面百年一遇最高洪水位最后定為325.00m。

4.百年一遇設計最大流速

最大流速一般出現在過水斷面中泓部位的水面，斷面平均流速≈中泓部位的垂線平均流速的0.70倍，而垂線平均流速≈水面流速的0.85倍，則可反推出斷面最大流速約為斷面平均流速的1.67倍。

板棚河百年一遇設計斷面平均流速

則板棚河百年一遇設計最大流速=1.67V=7.64（m/s）

5.結語

通過水文圖冊、經驗公式并結合實際測量、繪圖及水文計算等手段來估算和推求設計洪水的各種水文要素，就能較好地為中小型水利工程、橋梁涵洞以及工礦建設等提供工程設計的重要水文資料依據。

表1 板棚河劉店大橋斷面百年一遇最大洪水要素成果表

[1]鄭濯清.水文水利計算[M].北京：水利電力出版社，1985.

[2]嚴義順.水文測驗學[M].北京：水利電力出版社，1983.