卡因達水庫壩址洪峰流量的計算方法探討

楊娟娟

（第九師聯拓勘測設計研究有限公司，新疆塔城864601）

卡因達水庫壩址洪峰流量的計算方法探討

楊娟娟

（第九師聯拓勘測設計研究有限公司，新疆塔城864601）

水庫壩址洪峰流量的設計可為水利工程項目提供重要的基礎參數支持，基于第九師一六五團抗旱應急水庫連通工程項目所涉及的卡因達水庫，通過推理公式法和水文比擬法兩種方法，對卡因達水庫壩址設計洪峰流量進行分析，結合卡因達水庫壩址的實際情況，對推理公式中各參數進行詳細分析與確定，得出各設計頻率下流域設計洪峰流量，同理得到基于水文比擬法的卡因達水庫壩址設計洪峰流量，經對比，從暴雨和工程安全的角度，最終選擇了推理公式法。

卡因達水庫，連通工程，洪峰流量，推理公式法、水文比擬法

第九師一六五團抗旱應急水庫連通工程項目涉及團場包括一六五團、一六八團、一六七團，保障范圍位于一六五團卡因達水庫灌區0.71萬畝耕地、烏什水水庫灌區的2.21萬畝團場基本口糧田。洪峰流量的設計是項目重要的基礎內容之一[1-2]，關于洪峰流量設計方面的研究內容較多，方法包括驗公式法、推理公式法、地區綜合法、綜合經驗單位線法以及水文模型法等[3-5]，但專門針對卡因達水庫壩址方面的洪峰流量設計分析較少，為此，針對卡因達水庫的特點，采用推理公式法和水文比擬法進行洪峰流量的設計分析并對比，為卡因達水庫的后續研究提供基礎參考。

2 推理公式法計算設計洪峰流量

2.1 推理公式法

卡因達河集水面積較小，僅14.6km2，屬于小流域洪水計算，故采用《水利水電工程設計洪水計算規范》（SL44-2006）中的推理公式。如下：

公式中ψ為洪峰徑流系數，分兩種情況進行分析計算：

（1）全面匯流時，即tc＞τ時，有：

（2）部分匯流時，即tc＜τ時，有：

式中，Qmp為設計洪峰流量，ψ為洪峰徑流系數，τ為匯流時間，tc為凈雨歷時，n為暴雨衰減系數，F為流域集水面積，Sp為設計雨力，m為匯流系數，μ為凈雨歷時內平均損失率mm/h；L為河流長度，J為河道平均比降。

2.2 基于卡因達水庫壩址的推理公式中各參數的確定

式中各參數的確定，對計算成果有著直接的關系，因此確定各參數時，盡量利用前人所分析的結果，并采用多種方法，分析比較后確定。

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（1）集水面積F的確定：F為壩址斷面以上的匯流面積，在1∶5萬地形圖上勾繪出分水嶺后，量算而得。壩址以上集水面積為14.6 km2。

（2）長度L的確定：L是從壩址起，至分水嶺的最長的河流距離。在地形圖上量算，壩址以上匯流長度為12.5 km。

（3）平均比降J的確定：J為沿L的河道平均比降。經計算，壩址以上河道平均比降為0.038。

（4）匯流參數m的確定：匯流參數m是反映流域特性的綜合性參數，在有實測雨、洪資料和調查的雨洪資料的情況下，可分析計算而得，但卡因達洪水實測調查資料及對應暴雨過程記錄較少，因此，本次計算采用《水利水電工程設計洪水計算規范》（SL44-2006）中給出的計算公式，計算的θ（θ=L/J1/3）值為37.18，根據工程區的下墊面情況，卡因達河以Ⅲ類情況計，匯流參數m在0.5～0.6之間，由于卡因達河所在流域植被情況良好，本次m值取下限0.5。

（5）雨力Sp采用下式計算：Sp=H24,Ptn-1（t=24 h），H24,P=KH1d,p，其中，H1d,p是根據《新疆可能最大暴雨圖集》查到的設計值；H24,P取匯流區內最大24 h降水量設計值；K按《新疆自治區可能最大暴雨圖集》中所推薦的值1.13計。

（6）暴雨衰減指數n值的確定：新疆地域遼闊，地形復雜，暴雨衰減指數n值變幅較大，為合理起見，本地段暴雨衰減指數采用《新疆自治區可能最大暴雨圖集》所控制的1小時、24小時的暴雨均值、Cv值、Cs/Cv值、計算設計值，采用《水利水電工程設計洪水計算規范》（SL44-2006）中給出的公式，即式（5），計算得n值見表1：

表1 暴雨衰減指數n值統計表

由表1看出，n值是隨頻率變化的，但考慮到實測暴雨的分布情況及工程安全，本次暴雨衰減指數n值取0.683。

（7）凈雨歷時平均損失率μ的確定

表2 各類土壤損失參數R,r1值

表3 μ值計算成果統計表

B、采用公式μ=（1-n）n（n/（1-n））（s/han）1/（1-n）計算，式中的n、s同推理公式一樣，ha為設計凈雨量，設計凈雨量由設計暴雨量乘以暴雨洪峰徑流系數求得，暴雨洪峰徑流系數由《中小流域設計暴雨洪水圖集》研究成果和流域下墊面、暴雨情況，又有新疆《中小流域設計暴雨洪水圖集》研究結果：暴雨洪峰徑流系數在0.24～0.5之間。確定本區洪峰徑流系數為0.25。

綜合分析上述，影響μ值的因素，主要是卡因達河下墊面土壤、植被情況，據此確定本地區凈雨歷時平均損失率μ值。分兩種方法計算，采用兩者的均值，確定μ值的。以上計算結果，經分析均在新疆塔額盆地凈雨歷時平均損失率μ值的變化范圍之內，能滿足本階段要求。

2.3 卡因達水庫壩址的推理公式法計算結果

依據上述公式和各參數，經計算，得出各設計頻率下流域設計洪峰流量，結果見表4：

表4 設計洪峰流量計算成果表單位：m3/s

3 基于卡因達水庫壩址的水文比擬法及成果

水文比擬法是無資料地區流域移植水文相似區流域實測水文特征的常用方法。當設計斷面缺乏實測水文資料，但其上下游或水文相似區有實測水文資料的站點可以選擇作為參證站，進行水庫壩址處設計洪峰流量成果的推求。離卡因達水庫最近的站點烏什水站有1958～1983年最大洪峰流量資料，新疆水文局在《額敏河流域綜合規劃》中，已將本站洪峰系列插補延長為1958～2009年，以該站插補延長后連續52年最大洪峰流量系列進行頻率分析，頻率曲線選用P-Ⅲ型曲線，在適線時，主要考慮理論頻率曲線與經驗點據擬合較好的原則，進行目估適線，烏什水水文站設計洪峰流量統計參數及計算成果見表5。

表5 烏什水站設計洪峰成果表單位：m3/s

采用水文比擬法進行水庫壩址設計洪峰流量計算，計算公式如下：

式中：Q1、Q2分別為設計斷面、參證站斷面的設計洪峰流量（m3/s）；F1、F2分別為設計斷面、參證站斷面的集水面積（km2）；分別為21.5 km2、707 km2；n值為面積比擬系數，對于大中型河流，n值一般為0.5～0.7之間，對于較小河流n值一般大于0.7，因卡因達河沒有實測洪峰流量，根據附近流域已有的成果，并結合流域實際情況取0.8，從而計算出洪峰折算系數為0.04；

由該公式及卡瑯古爾站設計洪峰流量成果，計算得到卡因達水庫壩址設計洪峰流量，詳見表6：

表6 卡因達水庫壩址處設計洪峰流量成果表單位：m3/s

4 成果的選擇

卡因達水庫壩址設計洪峰流量計算采用了兩種方法，分別為推理公式法和水文比擬法進行分析。從分析得出的數據看，推理公式法計算結果與水文比擬法計算結果比較接近,推理公式法計算結果略大。

卡因達河集水面積較小，僅14.6 km2，屬于小流域洪水計算，推理公式法是《水利水電工程設計洪水計算規范》（SL44-2006）中的推薦的計算小流域洪水公式，并且對所用的一六七團氣象站最大一日降雨資料的可靠性、一致性、代表性、進行充分論證，同時結合工程所在地區的實際情況得出的設計洪水計算結果，具有較強的可靠性。

卡因達河發源于吾日可下亦山，而沙拉依滅勒河則發源于塔爾巴哈臺山南坡，兩河地理位置十分接近，洪水成因相似，洪水發生時間也具有較高的相似性，但沙拉依滅勒河上烏什水水文站與卡因達水庫壩址以上集水面積相差太大，雖對主要參數進行修正，但是修正系數僅參考臨近流域已有成果，其計算結果有一定的可靠性和參考性。

因卡因達河洪水主要成因來源于暴雨，且從工程安全的角度考慮，卡因達水庫壩址處設計洪峰流量計算成果采用推理公式法的計算結果。

5 結語

推求中小流域設計洪峰流量一直是設計中小流域水利工程中的一個難點，該文運用推理公式法和水文比擬法對卡因達水庫壩址處設計洪峰流量進行了對比分析，從分析得出的數據看，推理公式法計算結果與水文比擬法計算結果比較接近,推理公式法計算結果略大。最終，從暴雨和工程安全的角度考慮，選擇了推理公式法作為卡因達水庫壩址處設計洪峰流量的計算方法。

[1]石浩,董磊,鄧智予.水文比擬法計算設計洪峰流量時產匯流條件差異修正探討[J].陜西水利,2016,(6).123-124

[2]李仲明.無資料地區流域設計洪峰流量分析計算[J].陜西水利,2016, (2).177-178

[3]茹樹青.中小河流河道治理工程設計洪峰流量計算方法的分析[J].水利技術監督,2014,(2):36-38.

[4]康靜靜.淺析無資料地區河道洪峰流量推求[J].陜西水利,2014,(5):1-3.

[5]周京武.無資料區設計洪峰流量計算方法適用分析—以新疆鐵門關市防洪工程為例[J].水利科技與經濟,2014,20(5):47-48.

Discussion on the Calculation Method of Kainda Reservoir Dam Peak Flow

Yang Juanjuan
（Ninth Division,Lian TuoInvestigation&Design Research Co.,Ltd Tacheng864601,Xinjiang）

The design of flood peak flow in reservoir dam can provide important basic parameters for water conservancy project,Based on the ninth division of a 165 groups of drought emergency reservoir connectivity project involved in the Kainda Reservoir,through the method ofreasoningformula and hydrological comparison method,the article analyzes the design of peak flow in the dam site of Kainda reservoir.Combined with the actual situation of the dam site of the Kainda reservoir,the parameters of the reasoning formula are analyzed and determined in detail,the flow peak of the basin design is given at the design frequency,and the peak of the dam site is designed according to the hydrological comparison method.By contrast, consideringthe perspective ofrainstormand engineeringsafety,the final choice ofreasoningformula is be choosed.

Kainda reservoir,the connectivity project,the peak flow,the reasoning formula and the hydrological comparison method

TV122

B

1673-9000（2017）04-0066-03

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楊娟娟（1984-），女，漢族，陜西西安人，工程師，從事水利工程設計工作。