暴雨资料计算设计洪水方法在1 000 km2以下河流洪水调查中洪峰流量推求的应用

陈庆海

(清远市水利水电勘测设计院有限公司，广东 清远 511518)



暴雨资料计算设计洪水方法在1 000 km2以下河流洪水调查中洪峰流量推求的应用

陈庆海

(清远市水利水电勘测设计院有限公司，广东 清远 511518)

以二广高速公路西岸东陂河大桥“13.8”洪水调查和洞冠水黄麖塘水文站“14.5”洪水调查为例，论述暴雨资料计算设计洪水方法在1 000 km2以下河流洪水调查中洪峰流量推求的应用。结果表明，采用暴雨资料计算设计洪水方法与水力学方法和水文站实测流量推算的成果相差不大，具有一定推广价值。

1 000 km2以下河流；洪水调查；暴雨资料；洪峰流量推求

广东省境内大、中、小河流众多，流域面积在50～3000 km2的中小河流共有1 211条。中小河流和小流域的水文站网没有大江大河那么完善，大部分中小河流和小流域无水文测站，尤其是1 000 km2以下河流，因此，在中小河流和小流域的洪水调查中，洪峰流量的推算一般采用水力学方法，如曼宁公式、堰流公式等，但受河段比降、糙率和断面等影响较大，把握不好，容易产生较大误差，是否有其他计算方法，是我们广大水文工作者所思考的问题。广东省在设计洪水计算时，对1 000 km2以下无实测流量资料的河流一般采用暴雨资料计算设计洪水方法进行计算。按照此思路，考虑广东省河流雨量站网相对较密，近年发生的洪水多有实测暴雨资料，我们可以根据雨量站的实测暴雨资料，通过暴雨资料计算设计洪水方法推算所调查洪水的洪峰流量，并通过与设计洪水成果对比确定所调查洪水的重现期。以下通过两个实例，简述该方法在1 000 km2以下河流洪水调查中洪峰流量推求的应用和合理性(本方法主要针对上游无控制性调洪工程的1 000 km2以下河流的洪水调查，对于上游有控制性调洪工程的流域洪水调查，需要考虑水库的下泄流量过程与下游区间洪水过程的叠加，区间洪水过程仍可以采用该方法)。

1 二广高速公路西岸东陂河大桥“13.8”洪水调查

二广高速公路西岸东陂河大桥位于连州市西岸镇东江村下游100 m处，是二广高速公路跨东陂河干流的四座大桥之一，流域水系见图1。西岸东坡河大桥控制东陂河流域面积为351 km2，干流河长为41.0 km，平均河床坡降为10.1‰，上游无较大水利工程。东陂河2013年8月16日发生了历史特大洪水，由于“13.8”洪水距离时间不久，洪痕资料容易获得，本次西岸东陂河大桥防洪评价计算采用东陂河“13.8”洪水对一维数学模型进行率定，确定防洪评价计算范围河道断面的基础糙率。

图1 西岸东陂河大桥流域水系示意

东陂河无水文站，无实测洪峰流量，但西岸东陂河大桥上游三水乡设有云雾雨量站，云雾站有“13.8”洪水的各历时最大降雨量实测值，详见表1。

表1 云雾站“13.8”洪水的各历时最大降雨量 mm

根据云雾站“13.8”洪水的各历时最大降雨量，采用广东省综合单位线法可手算出西岸东陂河大桥断面“13.8”洪水的洪峰流量为1 240 m3/s(m1=6.1)。为了验证该方法的计算结果是否合理，本次计算采用曼宁公式进行验算。西岸东陂河大桥上游2.0 km处的断面所在河道较为顺直，河段平均河床坡降6.1‰，两岸为山体，洪水基本归槽，水流条件较好，且与工程断面之间集雨面积相差很小，可选取该断面为验算断面。该段河道主河槽宽约80 m，滩地宽约190 m，滩地以草地和农田为主，根据《水力学计算手册(第二版)》，河道糙率为0.030～0.035，经过水面线计算方法和河道上下游洪痕试算验证后，最终确定河道糙率为0.033。根据验算断面的数据和河道糙率，通过曼宁公式可推算出该断面洪痕对应的洪峰流量为1 250 m3/s。可见，采用暴雨参数计算设计洪水方法与曼宁公式计算的洪峰流量基本一致，说明采用暴雨资料计算设计洪水方法计算所调查洪水的洪峰流量是合理可靠的。根据上述分析结果与采用《广东省暴雨参数等值线图》(2003版)查得的流域中心暴雨参数计算的设计洪水成果(见表2)对比，容易确定东陂河干流西岸东陂河大桥处“13.8”洪水频率约为50年一遇。

表2 西岸东陂河大桥断面洪峰流量成果 m3/s

2 洞冠水黄麖塘水文站“14.5”洪水调查

洞冠水属于北江水系连江的支流，发源于连南县南部黄连坳，于阳山县黎埠镇洞冠口汇入连江，流域集雨面积为655 km2，干流河长为57 km，平均河床坡降为4.09‰，流域内无较大调洪工程，流域水系见图2。流域控制水文站——黄麖塘水文站位于洞冠水下游黎埠镇凤山村，距离河口10.5 km，控制流域面积为595 km2，干流河长为46 km，平均河床坡降为5.75‰。

图2 洞冠水流域水系示意

2014年5月21日8时至22日16时，受偏南暖湿气流和高空槽影响，洞冠水上游地区普降大雨至大暴雨，流域中心附近的新寨雨量站实测降雨量222.5 mm，其各历时最大降雨量见表3。

表3 新寨站“14.5”洪水的各历时最大降雨量 mm

根据新寨站“14.5”洪水的各历时最大降雨量，采用广东省综合单位线法可手算出黄麖塘站“14.5”洪水的洪峰流量为1 470 m3/s(m1=8.0)，与采用《广东省暴雨参数等值线图》(2003版)查得的流域中心暴雨参数计算的黄麖塘站设计洪水成果(见表4)对比，黄麖塘站“14.5”洪水频率约为10年一遇。

表4 黄麖塘站暴雨资料推算的各频率洪峰流量成果 m3/s

根据黄麖塘站2014年的实测洪水水文要素摘录表，黄麖塘站于2014年22日15时30分出现洪峰水位90.65 m，实测洪峰流量为1 450 m3/s，与实测洪峰流量系列推算的设计洪水成果(见表5)对比，该场洪水稍大于10年一遇。

表5 黄麖塘站实测系列推算的各频率洪峰流量成果 m3/s

由上述分析可见，根据新寨站“14.5”洪水的各历时最大降雨量，采用暴雨资料计算设计洪水方法推算的黄麖塘站“14.5”洪水的洪峰流量，与黄麖塘站的实测值比较接近，所确定的洪水重现期误差也较小，说明采用暴雨资料计算设计洪水方法计算所调查洪水的洪峰流量，并通过与该方法计算的设计洪水成果对比确定所调查洪水的重现期，是合理可靠的。

3 结语

根据上述实例分析结果，在1 000 km2以下河流的洪水调查中，通过流域雨量站的实测暴雨资料采用暴雨资料计算设计洪水方法计算所调查洪水的洪峰流量与采用水力学方法和水文站实测流量所推算出来的结果误差较小，说明该方法用于计算所调查洪水的洪峰流量是合理可靠的，且该方法与1 000 km2以下无实测流量资料的河流设计洪水计算方法一致，在确定所调查洪水的重现期时，可直接将计算结果与设计洪水成果进行对比确定，使用方便。

广东省1 000 km2以下河流雨量站网较密，通过暴雨洪水资料计算设计洪水方法确定所调查洪水的洪峰流量及重现期的适用范围广，使用方便，且计算参数为实测数据，受人为因素影响小，建议推广。

[1] 广东省水文总站.广东省暴雨径流查算图表使用手册[R].广州：广东省水文总站，1991.

[2] 水文调查规范：SL 196—2015[S].

[3] 李炜 . 水力学计算手册(第二版)[M] . 北京：中国水利水电出版社，2006.

(本文责任编辑 马克俊)

Application of Flood Investigation Design Flood Calculation Method of Rainfall Data to Peak Flow Calculation below 1000km2 Rivers

CHEN Qinghai

(Qingyuan Water Conservancy and Hydropower Survey and Design Institute, Qingyuan 511518, China)

With Erguang Expressway west shore Dongpi River Bridge “13.8” flood investigation and Dongguanshui Huangjingtang hydrological station “14.5” flood investigation as examples, application of flood investigation design flood calculation method of rainfall data to the peak discharge calculation below 1 000 km2River has been discussed. The results show that there is few differences of the results calculated by design flood method and hydraulic method and hydrological station measured flow rate, and design flood method is worth wide application.

rivers below 1 000 km2； rainfall data； flood investigation； flood peak discharge calculation

2016-03-09;

2016-04-10

陈庆海(1985)，男，本科，工程师，从事水文与水资源及水利规划等工作。

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