大连地区小流域设计洪水过程线误差分析

刘 景，栾俊亮，刘心玲，伏世红

（1.大连市水利建筑设计院，辽宁 大连116024；2.吉林省水利水电勘测设计研究院，吉林长春130021）

由于流域内下了暴雨或者冰雪，大量径流很快汇入河中，形成洪水，会对河道中水工建筑物产生一定的破坏，因此必须选择合适的标准即设计洪水作为设计水工建筑物的依据。在流域较大的情况下，可以通过水文测站测得的流量数据推算相应的洪水过程，而对于小流域常因流量资料不足，必须通过暴雨资料推求设计洪水。以推理公式为基础的辽宁概化法，在建立洪水要素与有关因素间的关系时，除了应用成因推理法外，还对某些因素的变化规律采用了经验相关的成果，率先采用流域汇流历时与河长比降的经验公式，以推求设计洪峰及流量，再配以分段概化过程线，形成设计洪水。大连市在进行小型水库无资料地区防洪能力复核时，应用此法推求主峰过程线形状系数γ，当γ在0.05以下时洪水过程线接近三角形，采用三角形洪水过程线。本文以大连地区3座小型水库为例研究γ大于0.05时概化过程线法与三角形过程线法计算出来的最大流量的误差。

1 辽宁概化法理论基础

1.1 汇流时间计算

式中：τ——汇流时间，h；L——河道长度，m；J—河道平均坡度，%；x，y——地区参数。

1.2 设计面雨量计算

式中：KF为点线面折减系数；Kp为皮尔逊Ⅲ型曲线的模比系数；表示3 d，24 h，6 h，1 h和10 min等各个时间段的设计面雨量，i分别表示为三，24，6，1，10。

1.3 暴雨强度计算公式

1）当汇流时间τ＜1时：

2）当汇流时间τ＞1时：

式中：nop，n1p和n2p为衰减系数，分别根据P10p面/P1p面，P1p面/P6p面、P6p面/P24p面查表得；ip为暴雨强度。

1.4 洪峰流量、洪量和形状系数计算

式中：Qp为洪峰流量；W三p和W24p各分别为3 d和24 h的洪量；γ为形状系数。

2 实例分析

东方红水库、盛台堡水库和岚崮水库都地处大连瓦房店市，地理位置比较接近，暴雨均值也基本一致，且形状系数γ都大于0.05，以3座小型水库的防洪安全复核中的洪水计算为例，对概化过程线法与三角形过程线法的计算结果进行分析。3座水库的所在流域的流域面积、河长、比降等特性如表1所示。

表1 水库特性表

根据上文计算方法，3座水库的20年一遇、30年一遇、100年一遇、200年一遇、300年一遇和500年一遇等各防洪标准情况下设计暴雨洪水洪水计算成果如表2。

表2 设计暴雨洪水成果表

当γ＞0.05时采用前锋为三角形、后峰为以作参数、总历时72 h的双峰型概化过程线，各种频率的后峰过程线有相应的对应的t～Qt/Qp表乘以Qp即得。

辽东各区的前峰概化为涨水9 h，落水12 h的三角形，且前峰落水落在后面主峰的起点Q21上。

当W（三-24）P＞2.16Q21时，前峰最大流量为

当W（三-24）P≤2.16Q21时，前峰是一个最大流量为Q21底宽为t的垂直三角形而三角形过程线法把过程线简化为W调p为洪水总量，洪水历时为T的三角形。

分别用两种方法对3座水库进行了计算，概化过程线法和三角形过程线法两种方法得出的最大泄量计算成果如表3。

表3 东方红最大流量计算成果表 m3/s

3 结 论

为了清晰直观地观察不同形状系数情况下两种方法的误差，把3座水库的三角形过程线法对于概化过程线法计算出来的最大流量误差放在同一幅图里进行比较，如图1所示。

图1 误差分析图

从图1可以看出：1）对于同一个水库，各项特征值都一样的情况下，随着形状系数的增大，三角形过程线法对于概化过程线法的最大流量计算误差呈增大趋势。2）对于个别水库，形状系数在大于0.05的小范围内，误差非常小，可以用三角形过程线法代替概化过程线法。3）由于形状系数反应的是洪水过程线的形状特征，因此对于不同的水库，形状系数的大小对于计算结果无法比较的。

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