笔架水库的洪水过程线的计算

周晓峰

摘 要：针对笔架水库无实测水文资料的情况，根据《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》和《四川省水文手册》推求了设计暴雨，分别采用瞬时单位线法和推理公式法推求了设计洪水，并对设计洪水成果进行了简单地分析。通过对设计洪水的计算、分析与研究，本文为该类型小型水库的无实测资料的洪水过程研究提供了参考。

关键词：设计洪水 设计暴雨 笔架水库 计算

中图分类号：TV22 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）05（c）-0041-03

1 基本情况

笔架水库位于四川省眉山市东坡区金花乡川古村8组，集雨面积0.0946 km2，设计总库容40万 m3，最大坝高13 m，死库容2万 m3，设计灌溉面积0.12万亩，根据规范[1～2]，该水库是一座以灌溉为主，均有防洪、养殖等功能的小（二）型水库。水库新建配套渠道11 km，其中：骨干工程4 km，田间工程7 km。水库需占地50亩。水库控制流域面积0.0946 km2，主河道长度为0.41 km，主河道平均坡降41.6‰，工程建设是解决农业干旱缺水和保护下游人民群众生命财产安全的需要。

2 水文气象及计算摘要

笔架水库地处四川省眉山市东坡区，位于四川省中部，属于丘陵地带，年平均温度17 ℃，一年中最高气温在7和8月份，多年平均降雨量1064 mm，笔架水库所在流域无水文站，无雨量站，无任何实测水文资料。

3 设计暴雨计算

由于笔架水库所处的流域无水文站、雨量计站、实测的水文实测资料，因此只有根据相关手册来推算该流域的设计洪水。根据《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》（下文简称《手册1》）和《四川省水文手册》（下文简称《手册2》）分别采用瞬时单位线法和推理公式法推求了设计洪水。

3.1 设计暴雨推求

根据《手册1》规定，根据流域中心位置查算《手册1》中附图中的四川省年最大1 h、6 h、24 h点雨量均值等值线图和对应的变差系数Cv1、Cv6、Cv12，并根据《手册1》规定该处，再根据P-Ⅲ曲线查算出Kp值，然后求出利用以上所得数据计算相应频率下的设计点雨量。计算结果见表1。

3.2 面雨量的求解

根据《手册1》规定，对于小流域的面雨量可以直接利用对应的点雨量。

4 瞬时单位线法

4.1 雨型求解

瞬时单位线法[3]求解过程线，根据《手册1》可知对于无实测资料的雨型选用手册中“附表2-4四川省分区24 h设计雨型逐时（ h）分配比值表”，因此该处雨型分布见表2。稳损fc均为0.8 mm/h，计算结果P=0.5%，R总=424.96；P=5%，R总= 247.04 mm。

4.2 净雨计算

对于小流域的净雨计算，根据求解，计算结果见表3。初损计算，根据东坡区的地理中心位置，由《手册1》附图4-1可知，该地区出于I区，结合它周围的工程复兴水库、鸽子沱水库和《手册1》中表4-1，取=32 mm，稳损计算根据地理位置根据《手册1》附图4-2可知，水库流域中心位置位于I分区，平均稳定入渗率取，净雨计算结果见表3。

4.3 汇流参数求解

根据《手册1》可知对于求解综合瞬时单位线汇流参数，首先确定流域处于四川综合瞬时单位线汇流参数分区图上位置，查图可得其处于②区，再根据表4-5可知：， ，，，，结果见表4。

4.4 地面径流推求

由n、K表示出瞬时单位线，公式（1），但需要将瞬时单位线转换成时段单位线，公式（2），再由时段单位线转换成无因次单位线，公式（3），求出过程线，再将过程线用公式（4）换算成相应面积和对应时段的地面洪水过程线，即乘以换算系数I。

4.5 地下径流推求

对于地下径流的求解，任然采用《手册1》中的概化三角形求解，根据公式首先求出地下径流的洪峰流量，上涨率为：，退落率为：，相关参数为：P=0.5%、5%分别对应Rg=11.2 mm、10.4 mm，tD=14 h、13 h。

5 推理公式法

推理公式法[3，4]求解洪水过程线，不同设计频率下的降雨量任然按照表1的计算结果计算。基本公式为：

，因此需求解相关参数。

5.1 参数求解

首先n、s的确定，根据《手册1》第二章第五节的暴雨公式，分别求出历时t=1/6～1小时范围内时的n1、sp 其中，

，和历时t=1～6时范围内时的n2、sp其中，，以及历时t=6～24围内时的n3、sp其中，，；其次，μ值求解，由《手册1》和《手册2》表5-2可知；再根据《手册1》中表3-2和《手册2》表5-3，之间关系求解出m，其中θ流域特征系数为：，其中节本参数求解结果见表5。

分别代入对应的参数计算的值，再在《手册1》图3-2中确定产流模式，并差算出值，再由求出分别对应的值，其结果均小于1，因此选用对应参数（见表6）。

5.2 洪峰流量推求

根据公式计算出最大流量，再根据 ，求出。结果见表7。

5.3 洪水过程线推求

根据规范用典型洪水过程线放大为设计洪水过程线（见图2），首先确定该洪水为单峰洪水，按计算结果，并计算出洪水总，以及地下洪水过程，再推出概化矩形历时，最后选定概化过程模型相对坐标值，地面径流加上地下径流即为本次洪水过程线过程；计算过程略，结构见表8。

6 结果分析对比

6.1 设计成果

分别用两种方法推求设计洪水的成果见表9。

6.2 设计成果分析

笔架水库属于很小的流域，汇流情况基本上为坡面汇流，对于小流域下垫面的影响占很大比例，推理公式法充分考虑了下垫面及地形因素。

瞬时单位线法在暴雨推求设计中考虑了设计暴雨雨型的影响，并把设计暴雨作为输入过程，以得到洪峰流量、总量及过程线，但是，首先参考的手册也有中小流域雨量站和观测段次数不足的缺点，使得原始资料有一定的局限性，再次瞬时单位线法的优点是综合考虑河道因素对汇流的影响[5]，但本流域主要是坡面汇流；并且该流域属于特小流域，理应取0.5 h或更小，但由于缺乏实测资料取，因此也使瞬时单位线法的结果精确度有所下降。

综上分析选用推理公式法推算的结果更为合理。

参考文献

[1] 中华人民共和国水利部SL 44-2006.水利水电工程设计洪水计算规范[S].2006.

[2] 中华人民共和国水利部SL 252-2000.水利水电工程等级划分及洪水标准[S]. 2000.

[3] 四川省中小流域暴雨洪水计算手册[Z]. 1986.

[4] 四川省水文手册[Z].1979.

[5] 黄泽钧，张凡凯，孟才，等.左家沟水库设计洪水复核研究[J].南水北调与水利科技，2012，10（3）：73-76，86.endprint

摘 要：针对笔架水库无实测水文资料的情况，根据《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》和《四川省水文手册》推求了设计暴雨，分别采用瞬时单位线法和推理公式法推求了设计洪水，并对设计洪水成果进行了简单地分析。通过对设计洪水的计算、分析与研究，本文为该类型小型水库的无实测资料的洪水过程研究提供了参考。

关键词：设计洪水 设计暴雨 笔架水库 计算

中图分类号：TV22 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）05（c）-0041-03

1 基本情况

笔架水库位于四川省眉山市东坡区金花乡川古村8组，集雨面积0.0946 km2，设计总库容40万 m3，最大坝高13 m，死库容2万 m3，设计灌溉面积0.12万亩，根据规范[1～2]，该水库是一座以灌溉为主，均有防洪、养殖等功能的小（二）型水库。水库新建配套渠道11 km，其中：骨干工程4 km，田间工程7 km。水库需占地50亩。水库控制流域面积0.0946 km2，主河道长度为0.41 km，主河道平均坡降41.6‰，工程建设是解决农业干旱缺水和保护下游人民群众生命财产安全的需要。

2 水文气象及计算摘要

笔架水库地处四川省眉山市东坡区，位于四川省中部，属于丘陵地带，年平均温度17 ℃，一年中最高气温在7和8月份，多年平均降雨量1064 mm，笔架水库所在流域无水文站，无雨量站，无任何实测水文资料。

3 设计暴雨计算

由于笔架水库所处的流域无水文站、雨量计站、实测的水文实测资料，因此只有根据相关手册来推算该流域的设计洪水。根据《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》（下文简称《手册1》）和《四川省水文手册》（下文简称《手册2》）分别采用瞬时单位线法和推理公式法推求了设计洪水。

3.1 设计暴雨推求

根据《手册1》规定，根据流域中心位置查算《手册1》中附图中的四川省年最大1 h、6 h、24 h点雨量均值等值线图和对应的变差系数Cv1、Cv6、Cv12，并根据《手册1》规定该处，再根据P-Ⅲ曲线查算出Kp值，然后求出利用以上所得数据计算相应频率下的设计点雨量。计算结果见表1。

3.2 面雨量的求解

根据《手册1》规定，对于小流域的面雨量可以直接利用对应的点雨量。

4 瞬时单位线法

4.1 雨型求解

瞬时单位线法[3]求解过程线，根据《手册1》可知对于无实测资料的雨型选用手册中“附表2-4四川省分区24 h设计雨型逐时（ h）分配比值表”，因此该处雨型分布见表2。稳损fc均为0.8 mm/h，计算结果P=0.5%，R总=424.96；P=5%，R总= 247.04 mm。

4.2 净雨计算

对于小流域的净雨计算，根据求解，计算结果见表3。初损计算，根据东坡区的地理中心位置，由《手册1》附图4-1可知，该地区出于I区，结合它周围的工程复兴水库、鸽子沱水库和《手册1》中表4-1，取=32 mm，稳损计算根据地理位置根据《手册1》附图4-2可知，水库流域中心位置位于I分区，平均稳定入渗率取，净雨计算结果见表3。

4.3 汇流参数求解

根据《手册1》可知对于求解综合瞬时单位线汇流参数，首先确定流域处于四川综合瞬时单位线汇流参数分区图上位置，查图可得其处于②区，再根据表4-5可知：， ，，，，结果见表4。

4.4 地面径流推求

由n、K表示出瞬时单位线，公式（1），但需要将瞬时单位线转换成时段单位线，公式（2），再由时段单位线转换成无因次单位线，公式（3），求出过程线，再将过程线用公式（4）换算成相应面积和对应时段的地面洪水过程线，即乘以换算系数I。

4.5 地下径流推求

对于地下径流的求解，任然采用《手册1》中的概化三角形求解，根据公式首先求出地下径流的洪峰流量，上涨率为：，退落率为：，相关参数为：P=0.5%、5%分别对应Rg=11.2 mm、10.4 mm，tD=14 h、13 h。

5 推理公式法

推理公式法[3，4]求解洪水过程线，不同设计频率下的降雨量任然按照表1的计算结果计算。基本公式为：

，因此需求解相关参数。

5.1 参数求解

首先n、s的确定，根据《手册1》第二章第五节的暴雨公式，分别求出历时t=1/6～1小时范围内时的n1、sp 其中，

，和历时t=1～6时范围内时的n2、sp其中，，以及历时t=6～24围内时的n3、sp其中，，；其次，μ值求解，由《手册1》和《手册2》表5-2可知；再根据《手册1》中表3-2和《手册2》表5-3，之间关系求解出m，其中θ流域特征系数为：，其中节本参数求解结果见表5。

分别代入对应的参数计算的值，再在《手册1》图3-2中确定产流模式，并差算出值，再由求出分别对应的值，其结果均小于1，因此选用对应参数（见表6）。

5.2 洪峰流量推求

根据公式计算出最大流量，再根据 ，求出。结果见表7。

5.3 洪水过程线推求

根据规范用典型洪水过程线放大为设计洪水过程线（见图2），首先确定该洪水为单峰洪水，按计算结果，并计算出洪水总，以及地下洪水过程，再推出概化矩形历时，最后选定概化过程模型相对坐标值，地面径流加上地下径流即为本次洪水过程线过程；计算过程略，结构见表8。

6 结果分析对比

6.1 设计成果

分别用两种方法推求设计洪水的成果见表9。

6.2 设计成果分析

笔架水库属于很小的流域，汇流情况基本上为坡面汇流，对于小流域下垫面的影响占很大比例，推理公式法充分考虑了下垫面及地形因素。

瞬时单位线法在暴雨推求设计中考虑了设计暴雨雨型的影响，并把设计暴雨作为输入过程，以得到洪峰流量、总量及过程线，但是，首先参考的手册也有中小流域雨量站和观测段次数不足的缺点，使得原始资料有一定的局限性，再次瞬时单位线法的优点是综合考虑河道因素对汇流的影响[5]，但本流域主要是坡面汇流；并且该流域属于特小流域，理应取0.5 h或更小，但由于缺乏实测资料取，因此也使瞬时单位线法的结果精确度有所下降。

综上分析选用推理公式法推算的结果更为合理。

参考文献

[1] 中华人民共和国水利部SL 44-2006.水利水电工程设计洪水计算规范[S].2006.

[2] 中华人民共和国水利部SL 252-2000.水利水电工程等级划分及洪水标准[S]. 2000.

[3] 四川省中小流域暴雨洪水计算手册[Z]. 1986.

[4] 四川省水文手册[Z].1979.

[5] 黄泽钧，张凡凯，孟才，等.左家沟水库设计洪水复核研究[J].南水北调与水利科技，2012，10（3）：73-76，86.endprint

摘 要：针对笔架水库无实测水文资料的情况，根据《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》和《四川省水文手册》推求了设计暴雨，分别采用瞬时单位线法和推理公式法推求了设计洪水，并对设计洪水成果进行了简单地分析。通过对设计洪水的计算、分析与研究，本文为该类型小型水库的无实测资料的洪水过程研究提供了参考。

关键词：设计洪水 设计暴雨 笔架水库 计算

中图分类号：TV22 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）05（c）-0041-03

1 基本情况

笔架水库位于四川省眉山市东坡区金花乡川古村8组，集雨面积0.0946 km2，设计总库容40万 m3，最大坝高13 m，死库容2万 m3，设计灌溉面积0.12万亩，根据规范[1～2]，该水库是一座以灌溉为主，均有防洪、养殖等功能的小（二）型水库。水库新建配套渠道11 km，其中：骨干工程4 km，田间工程7 km。水库需占地50亩。水库控制流域面积0.0946 km2，主河道长度为0.41 km，主河道平均坡降41.6‰，工程建设是解决农业干旱缺水和保护下游人民群众生命财产安全的需要。

2 水文气象及计算摘要

笔架水库地处四川省眉山市东坡区，位于四川省中部，属于丘陵地带，年平均温度17 ℃，一年中最高气温在7和8月份，多年平均降雨量1064 mm，笔架水库所在流域无水文站，无雨量站，无任何实测水文资料。

3 设计暴雨计算

由于笔架水库所处的流域无水文站、雨量计站、实测的水文实测资料，因此只有根据相关手册来推算该流域的设计洪水。根据《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》（下文简称《手册1》）和《四川省水文手册》（下文简称《手册2》）分别采用瞬时单位线法和推理公式法推求了设计洪水。

3.1 设计暴雨推求

根据《手册1》规定，根据流域中心位置查算《手册1》中附图中的四川省年最大1 h、6 h、24 h点雨量均值等值线图和对应的变差系数Cv1、Cv6、Cv12，并根据《手册1》规定该处，再根据P-Ⅲ曲线查算出Kp值，然后求出利用以上所得数据计算相应频率下的设计点雨量。计算结果见表1。

3.2 面雨量的求解

根据《手册1》规定，对于小流域的面雨量可以直接利用对应的点雨量。

4 瞬时单位线法

4.1 雨型求解

瞬时单位线法[3]求解过程线，根据《手册1》可知对于无实测资料的雨型选用手册中“附表2-4四川省分区24 h设计雨型逐时（ h）分配比值表”，因此该处雨型分布见表2。稳损fc均为0.8 mm/h，计算结果P=0.5%，R总=424.96；P=5%，R总= 247.04 mm。

4.2 净雨计算

对于小流域的净雨计算，根据求解，计算结果见表3。初损计算，根据东坡区的地理中心位置，由《手册1》附图4-1可知，该地区出于I区，结合它周围的工程复兴水库、鸽子沱水库和《手册1》中表4-1，取=32 mm，稳损计算根据地理位置根据《手册1》附图4-2可知，水库流域中心位置位于I分区，平均稳定入渗率取，净雨计算结果见表3。

4.3 汇流参数求解

根据《手册1》可知对于求解综合瞬时单位线汇流参数，首先确定流域处于四川综合瞬时单位线汇流参数分区图上位置，查图可得其处于②区，再根据表4-5可知：， ，，，，结果见表4。

4.4 地面径流推求

由n、K表示出瞬时单位线，公式（1），但需要将瞬时单位线转换成时段单位线，公式（2），再由时段单位线转换成无因次单位线，公式（3），求出过程线，再将过程线用公式（4）换算成相应面积和对应时段的地面洪水过程线，即乘以换算系数I。

4.5 地下径流推求

对于地下径流的求解，任然采用《手册1》中的概化三角形求解，根据公式首先求出地下径流的洪峰流量，上涨率为：，退落率为：，相关参数为：P=0.5%、5%分别对应Rg=11.2 mm、10.4 mm，tD=14 h、13 h。

5 推理公式法

推理公式法[3，4]求解洪水过程线，不同设计频率下的降雨量任然按照表1的计算结果计算。基本公式为：

，因此需求解相关参数。

5.1 参数求解

首先n、s的确定，根据《手册1》第二章第五节的暴雨公式，分别求出历时t=1/6～1小时范围内时的n1、sp 其中，

，和历时t=1～6时范围内时的n2、sp其中，，以及历时t=6～24围内时的n3、sp其中，，；其次，μ值求解，由《手册1》和《手册2》表5-2可知；再根据《手册1》中表3-2和《手册2》表5-3，之间关系求解出m，其中θ流域特征系数为：，其中节本参数求解结果见表5。

分别代入对应的参数计算的值，再在《手册1》图3-2中确定产流模式，并差算出值，再由求出分别对应的值，其结果均小于1，因此选用对应参数（见表6）。

5.2 洪峰流量推求

根据公式计算出最大流量，再根据 ，求出。结果见表7。

5.3 洪水过程线推求

根据规范用典型洪水过程线放大为设计洪水过程线（见图2），首先确定该洪水为单峰洪水，按计算结果，并计算出洪水总，以及地下洪水过程，再推出概化矩形历时，最后选定概化过程模型相对坐标值，地面径流加上地下径流即为本次洪水过程线过程；计算过程略，结构见表8。

6 结果分析对比

6.1 设计成果

分别用两种方法推求设计洪水的成果见表9。

6.2 设计成果分析

笔架水库属于很小的流域，汇流情况基本上为坡面汇流，对于小流域下垫面的影响占很大比例，推理公式法充分考虑了下垫面及地形因素。

瞬时单位线法在暴雨推求设计中考虑了设计暴雨雨型的影响，并把设计暴雨作为输入过程，以得到洪峰流量、总量及过程线，但是，首先参考的手册也有中小流域雨量站和观测段次数不足的缺点，使得原始资料有一定的局限性，再次瞬时单位线法的优点是综合考虑河道因素对汇流的影响[5]，但本流域主要是坡面汇流；并且该流域属于特小流域，理应取0.5 h或更小，但由于缺乏实测资料取，因此也使瞬时单位线法的结果精确度有所下降。

综上分析选用推理公式法推算的结果更为合理。

参考文献

[1] 中华人民共和国水利部SL 44-2006.水利水电工程设计洪水计算规范[S].2006.

[2] 中华人民共和国水利部SL 252-2000.水利水电工程等级划分及洪水标准[S]. 2000.

[3] 四川省中小流域暴雨洪水计算手册[Z]. 1986.

[4] 四川省水文手册[Z].1979.

[5] 黄泽钧，张凡凯，孟才，等.左家沟水库设计洪水复核研究[J].南水北调与水利科技，2012，10（3）：73-76，86.endprint