鸽子洞水库设计洪水计算方法分析

李新旺

（河北省水利水电勘测设计研究院，天津 300250）

鸽子洞水库设计洪水计算方法分析

李新旺

（河北省水利水电勘测设计研究院，天津 300250）

鸽子洞水库设计洪水计算采用暴雨途径进行分析，分析时采用了推理公式法、经验公式法和合理化公式法3种，可为计算类似控制站设计洪水提供借鉴。

设计洪水；暴雨；计算方法；分析

1 概况

鸽子洞水库位于承德市平泉县中部，坝址处有一裂隙岩洞，常住野鸽子，故名“鸽子洞”。水库控制流域面积97km2，流域长度17.5km，河床纵坡约1.67%，坝址附近河道宽度60～80m。

水库以上流域多年平均降雨量为560mm，降雨量年际变化较大，年内分配极不均匀，年降雨量的70%～80%集中在6～9月。由于其暴雨历时短、强度大，且河流短、纵坡陡，洪水暴涨暴落，一次洪水历时为24h。

2 设计洪水

2.1 洪峰流量

鸽子洞水库没有水文测站，无法用实测洪水资料推求设计洪水，其洪峰流量采用暴雨途径进行计算，通过对该地区的水文特性进行分析，选择推求洪水的方法有合理化公式、经验公式及推理公式。

2.1.1 合理化公式法

根据《河北省承德地区水文实用手册》对全区22个水文站的资料进行分析，选择洪峰流量合理化公式法进行计算。

式中 Qp为频率P的洪峰流量（m3/s）；i为暴雨强度（mm/h）；μ为平均入渗率（mm/h）；F为流域面积（km2）。

i值计算公式为：

式中 Sp为雨力（mm/h）；τ为汇流时间（h）；A、B为汇流参数，查图得出；L为河流长度（km），L＝17.5km；V为汇流速度（m/s），根据流域所属汇流区查表得出；n为暴雨衰减指数；μ为平均入渗率（mm/h），其值按μ=x·Syp计算。

按合理化公式计算100a一遇洪峰流量为986m3/s。

2.1.2 经验公式法

计算洪峰流量的公式：

式中 Qp为频率P的洪峰流量（m3/s）；Cp为频率P的洪峰模系数；F为流域面积（km2）；n为指数。

上式中Cp、n由中小流域资料率定求得，100a一遇洪峰流量计算成果为1012m3/s。

2.1.3 推理公式法

鸽子洞水库以上流域属燕山背风区，设计暴雨时段采用24h，根据流域所在位置，查出流域中心处的设计暴雨及其过程，由暴雨～径流关系查用表计算出净雨深，进而计算洪峰流量。洪峰流量计算公式如下：

式中 Qm为洪峰流量（m3/s）；τ为流域汇流历时（h）；Rτ为相当于τ时段的最大净雨量（mm）；m为汇流参数。

以上几种方法计算的100a一遇洪峰流量成果见表1。

2.1.4 成果比选

以上几种方法得出的100a一遇洪峰流量分别为986，1012，780m3/s。

通过分析，推理公式计算成果偏小，主要原因是按照暴雨洪水图集法计算，当时率定参数时可采用的资料较少，据资料介绍本地区“背风区汇流参数m的计算，因雨量站布设较稀，控制性能较差，而且大雨、大水资料少，因而m值的精度较差。”故此法计算的洪峰流量不太合理。因此，在计算类似地区洪水时，要注意采用该计算方法中参数的合理性率定。

合理化公式法、经验公式法是根据22个水文测站率定的。其计算成果基本相当，通过分析选取100a一遇洪峰流量为1012m3/s。

2.2 洪量计算

表1 100a一遇洪峰流量成果表

由于鸽子洞水库控制流域面积小，主河道平均比降较陡，汇流时间短，洪水过程一般为24h。

依据水文手册提供的方法，洪量计算公式为：

式中 Wp为设计频率洪水总量（万m3）；HR为设计频率面雨量产生的径流深（mm）；F为流域面积（km2）；0.1为单位换算系数。

由地区手册分析Hp，进而计算Wp，100a一遇洪峰流量为624万m3。

根据海滦河流域（P＝1%）洪峰流量～流域面积分析，鸽子洞水库100a一遇洪峰流量模数大于背风区，小于迎风区，介于丘陵区和山区之间。与其所处的地理位置和暴雨特性一致，符合海滦河流域的一般规律，从面上平衡角度考虑，鸽子洞水库的设计洪水计算成果是合理的。

3 结语

鸽子洞水库是承德地区计算中小水库设计洪水方法的典型，多数情况下设计洪水的计算都是采用暴雨途径计算，由暴雨推求洪水。本文通过对该地区的水文特性进行分析，选择推求洪水的方法有合理化公式、经验公式及推理公式，并进行了合理性检查，可为类似控制站的洪水计算提供借鉴价值。

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2010－11－15

李新旺（1969－），男（满族），河北秦皇岛人，高级工程师，主要从事水利水电规划、移民工作，（Tel）13612153334。