中小流域设计洪水计算方法

摘要：对水文站网密度较小，无资料地区小流域设计洪水分别采用流量资料和雨量资料来推求。针对无实测资料的中小流域，对流域调查历史洪水进行整理分析，通过调查洪水推求设计洪水，本文根据不同的方法阐述了推求设计洪水方法的使用和适用范围，为实际工作提供了可靠的技术依据。

关键词：调查洪水；中小流域 ；设计洪水

中图分类号： TV122.3 文献标识码： A DOI编号： 10.14025/j.cnki.jlny.2014.21.0053

小流域设计洪水计算，与大流域相比，有许多特点。本文对这一设计洪水的计算方法在实际中存在的问题进行探讨，认为在现阶段采用的方法在设计暴雨和洪水频率转换、设计暴雨点面转换、设计暴雨特大值处理、产汇流外延使用等方面均存在着无法克服的困难。提出了采用实测暴雨系列推求洪水系列直接进行洪水频率计算的观点。避免了计算方法上的一些缺陷，保证了设计洪水的计算精度。

1小流域设计洪水计算的主要特点

小流域绝大多数都没有水文站，实测水文资料缺乏，甚至也没有降雨资料。因此小流域设计洪水计算一般为无资料情况下的计算。集水面积小的小流域，趋于单一的自然地理条件，计算方法拟定时，适当的简化是允许的。小流域数量多、分布广。因此，计算方法拟定时，在保证精度的前提下，可力求简便。小型水利电力工程设计时，洪水调节能力较小，一般工程规模主要受洪峰流量控制，因此，要求设计洪峰流量的精度要高于洪水过程线。

2设计洪水的计算方法

由于设计流域内无水文测站，设计洪水采用洪峰流量汇水面积相关法、综合参数法、推理公式法和水文比拟法计算。

2.1洪峰流量汇水面积相关法

计算公式为： QN=CNFn

式中：QN -重现期为 的洪峰流量。

CN、 n-重现期为N的地理参数、指数。

F -汇水面积（平方公里）。

2.2综合参数法

计算公式为： QN= h6αfβFn

式中：QN-设计频率为N的洪峰流量（方立米/秒）。

h6 -设计频率为N的设计流域6小时面雨量，毫米。

f-流域形状系数，■。

c、a、β、n -经验参数，其中十年一遇制采用已有值外延求得。

2.3推理公式法推求设计洪水

推理公式法是由暴雨资料推求小流域设计洪水的一种简化的方法。这种方法已有一百多年的历史，推理公式的形式也是多种多样的，我们采用的是水利部门应用的公式。采用实测暴雨洪水资料分析总结的产、汇流规律，分析、确定计算参数，进行产、汇流计算，推求设计洪峰流量。流域上各点所形成的净雨，距离出口断面远近不同，加上坡面与河槽的调蓄作用，净雨点汇集到流域出口的速度和时间也都不一样。

2.4小流域设计暴雨的计算

因小流域绝大多数都缺乏实测水文实测资料，所以设计

暴雨的推求，一般有以下几个步骤：

一是根据水文图集中绘制的暴雨参数等值线，查出统计历时的流域设计雨量；二是将统计历时的设计雨量，通过暴雨公式转化为任意历时的设计暴雨量；三是按分区，概化雨型或移用的暴雨典型同频率控制放大，求得设计暴雨过程。

2.5统计历时的设计暴雨计算

根据水文图集便可由设计流域中心点的位置查出那里的任意统计历时暴雨均值，进而求得该统计历时的设计频率的雨量。

2.6用暴雨公式计算任意历时的设计雨量

大量资料的统计成果表明，暴雨强度和暴雨历时的关系可以用指数方程来表示，它反映一定频率情况下所取历时的平均降雨强度 t， p与t 的关系，称为短历时暴雨公式。暴雨公式最常见的形式为：■

式中：■，p -为历时为p，频率为 的最大平均降雨强度（毫米/小时）。

Sp-为t=1.0h的最大平均降雨强度，与设计频率有关（毫米/小时）。

t-为暴雨历时（小时）。

n-为暴雨衰减指数。

2.7设计的面雨量计算

根据上述方法可求得设计流域中心点的各种历时点暴雨量，应用时需要降点暴雨量转换成流域平均暴雨量。即面雨量。可在水文图集中查到。

2.8水文比拟法

对流域的气候、地形及下垫面情况基本相同的站，故以相邻的水文站作为参证站，采用水文比拟法计算所求站的设计洪水。选样是以年最大值法，洪水系列缺乏调查洪水时，按连续系列进行频率分析。计算参数初始值，采用皮尔逊-Ⅲ型曲线目估、适线，在适线时，着重考虑曲线中、上部较大的洪水点据，并按下式计算：■

式中： Q设-设计洪峰流量。

Q参-水文站设计洪峰流量。

F设-工程控制流域面积，平方公里。

F参-水文站控制流域面积，平方公里。

几种方法计算比较，水文比拟法较推理公式法偏小近一倍。

3成果对比

采用调查洪水计算的设计洪水成果，比推理公式法偏小，略大于水文比拟法计算成果。采用调查洪水计算设计洪水，用已知频率洪水计算均值，直接反映了计算的成果，采用调查洪水计算成果能够合理的确定设计洪水成果。

4结论

中小流域多数都缺乏实测水文水文资料，所以推求中小流域设计洪水，一直是设计中、小型水利工程工作中的一个难点，现行推求中小流域设计洪水的频率计算方法，难以应用于无资料的中小流域地区，因此，必须为无资料地区中小流域设计洪水的计算，寻求一个可行的途径，以免设计洪水计算成果与实际偏差太大，推求中小流域设计洪水时采用雨量资料，经合理分析后，认为该成果是合理可靠的，为无资料地区的中小流域设计洪水的推求，提供一个可行的思路。使用效果良好，可以在中小流域推广使用。

作者简介：周彦红，长春市水资源管理中心，高级工程师，研究方向：水文水资源管理。