中小流域設計洪水計算方法

摘要：對水文站網密度較小，無資料地區小流域設計洪水分別采用流量資料和雨量資料來推求。針對無實測資料的中小流域，對流域調查歷史洪水進行整理分析，通過調查洪水推求設計洪水，本文根據不同的方法闡述了推求設計洪水方法的使用和適用范圍，為實際工作提供了可靠的技術依據。

關鍵詞：調查洪水；中小流域 ；設計洪水

中圖分類號： TV122.3 文獻標識碼： A DOI編號： 10.14025/j.cnki.jlny.2014.21.0053

小流域設計洪水計算，與大流域相比，有許多特點。本文對這一設計洪水的計算方法在實際中存在的問題進行探討，認為在現階段采用的方法在設計暴雨和洪水頻率轉換、設計暴雨點面轉換、設計暴雨特大值處理、產匯流外延使用等方面均存在著無法克服的困難。提出了采用實測暴雨系列推求洪水系列直接進行洪水頻率計算的觀點。避免了計算方法上的一些缺陷，保證了設計洪水的計算精度。

1小流域設計洪水計算的主要特點

小流域絕大多數都沒有水文站，實測水文資料缺乏，甚至也沒有降雨資料。因此小流域設計洪水計算一般為無資料情況下的計算。集水面積小的小流域，趨于單一的自然地理條件，計算方法擬定時，適當的簡化是允許的。小流域數量多、分布廣。因此，計算方法擬定時，在保證精度的前提下，可力求簡便。小型水利電力工程設計時，洪水調節能力較小，一般工程規模主要受洪峰流量控制，因此，要求設計洪峰流量的精度要高于洪水過程線。

2設計洪水的計算方法

由于設計流域內無水文測站，設計洪水采用洪峰流量匯水面積相關法、綜合參數法、推理公式法和水文比擬法計算。

2.1洪峰流量匯水面積相關法

計算公式為： QN=CNFn

式中：QN -重現期為 的洪峰流量。

CN、 n-重現期為N的地理參數、指數。

F -匯水面積（平方公里）。

2.2綜合參數法

計算公式為： QN= h6αfβFn

式中：QN-設計頻率為N的洪峰流量（方立米/秒）。

h6 -設計頻率為N的設計流域6小時面雨量，毫米。

f-流域形狀系數，■。

c、a、β、n -經驗參數，其中十年一遇制采用已有值外延求得。

2.3推理公式法推求設計洪水

推理公式法是由暴雨資料推求小流域設計洪水的一種簡化的方法。這種方法已有一百多年的歷史，推理公式的形式也是多種多樣的，我們采用的是水利部門應用的公式。采用實測暴雨洪水資料分析總結的產、匯流規律，分析、確定計算參數，進行產、匯流計算，推求設計洪峰流量。流域上各點所形成的凈雨，距離出口斷面遠近不同，加上坡面與河槽的調蓄作用，凈雨點匯集到流域出口的速度和時間也都不一樣。

2.4小流域設計暴雨的計算

因小流域絕大多數都缺乏實測水文實測資料，所以設計

暴雨的推求，一般有以下幾個步驟：

一是根據水文圖集中繪制的暴雨參數等值線，查出統計歷時的流域設計雨量；二是將統計歷時的設計雨量，通過暴雨公式轉化為任意歷時的設計暴雨量；三是按分區，概化雨型或移用的暴雨典型同頻率控制放大，求得設計暴雨過程。

2.5統計歷時的設計暴雨計算

根據水文圖集便可由設計流域中心點的位置查出那里的任意統計歷時暴雨均值，進而求得該統計歷時的設計頻率的雨量。

2.6用暴雨公式計算任意歷時的設計雨量

大量資料的統計成果表明，暴雨強度和暴雨歷時的關系可以用指數方程來表示，它反映一定頻率情況下所取歷時的平均降雨強度 t， p與t 的關系，稱為短歷時暴雨公式。暴雨公式最常見的形式為：■

式中：■，p -為歷時為p，頻率為 的最大平均降雨強度（毫米/小時）。

Sp-為t=1.0h的最大平均降雨強度，與設計頻率有關（毫米/小時）。

t-為暴雨歷時（小時）。

n-為暴雨衰減指數。

2.7設計的面雨量計算

根據上述方法可求得設計流域中心點的各種歷時點暴雨量，應用時需要降點暴雨量轉換成流域平均暴雨量。即面雨量。可在水文圖集中查到。

2.8水文比擬法

對流域的氣候、地形及下墊面情況基本相同的站，故以相鄰的水文站作為參證站，采用水文比擬法計算所求站的設計洪水。選樣是以年最大值法，洪水系列缺乏調查洪水時，按連續系列進行頻率分析。計算參數初始值，采用皮爾遜-Ⅲ型曲線目估、適線，在適線時，著重考慮曲線中、上部較大的洪水點據，并按下式計算：■

式中： Q設-設計洪峰流量。

Q參-水文站設計洪峰流量。

F設-工程控制流域面積，平方公里。

F參-水文站控制流域面積，平方公里。

幾種方法計算比較，水文比擬法較推理公式法偏小近一倍。

3成果對比

采用調查洪水計算的設計洪水成果，比推理公式法偏小，略大于水文比擬法計算成果。采用調查洪水計算設計洪水，用已知頻率洪水計算均值，直接反映了計算的成果，采用調查洪水計算成果能夠合理的確定設計洪水成果。

4結論

中小流域多數都缺乏實測水文水文資料，所以推求中小流域設計洪水，一直是設計中、小型水利工程工作中的一個難點，現行推求中小流域設計洪水的頻率計算方法，難以應用于無資料的中小流域地區，因此，必須為無資料地區中小流域設計洪水的計算，尋求一個可行的途徑，以免設計洪水計算成果與實際偏差太大，推求中小流域設計洪水時采用雨量資料，經合理分析后，認為該成果是合理可靠的，為無資料地區的中小流域設計洪水的推求，提供一個可行的思路。使用效果良好，可以在中小流域推廣使用。

作者簡介：周彥紅，長春市水資源管理中心，高級工程師，研究方向：水文水資源管理。