德庆县平山陂设计洪水计算实例

王 超,付少波,苏明娟

(广东省水利水电科学研究院,广东省水动力学应用研究重点实验室,广东 广州 510635)



德庆县平山陂设计洪水计算实例

王 超,付少波,苏明娟

(广东省水利水电科学研究院,广东省水动力学应用研究重点实验室,广东 广州 510635)

以广东省德庆县平山陂为例,利用《广东省暴雨径流查算图表使用手册》中推荐的推理公式法(1988年修订)对平山陂设计洪水进行计算,并利用广东省综合单位线法推求的设计洪水进行验算。验算结果表明,两种方法推求的设计洪水误差小于20%,满足误差要求,因此,认为推理公式法(1988年修订)计算得到的设计洪水可做为平山陂设计洪水的设计依据。同时,可为同类工程设计洪水计算提供参考。

设计洪水；推理公式法；综合单位线法

洪水是指由暴雨等自然因素引起的江河湖海水量迅速增加或水位迅猛上涨的水流现象。他的形成受气象、水文、植被、土壤等因素影响,具有来势汹猛、陡涨陡落、暴雨洪水季节分布特征明显、破坏性非常严重等特性。合理分析计算设计洪水,是水利水电工程规划设计中首先要解决的问题[1]。

设计洪水是指水利水电工程规划、设计中符合指定防洪标准的洪水。设计洪水包括设计洪峰流量、不同时段设计洪量和设计洪水过程线三个要素,推求设计洪水的方法一般包括由流量资料推求设计洪水和由暴雨资料推求设计洪水。德庆县平山陂所在区域缺乏实测水文资料,其设计洪水可按《广东省暴雨径流查算图表使用手册》(以下简称“《使用手册》”)中推荐的方法进行计算[2-3]。本文主要介绍“推理公式法(1988年修订)”在平山陂设计洪水计算中的应用,同时采用“广东省综合单位线法”计算设计洪水,对“推理公式法(1988年修订)”设计洪水计算成果的合理性进行验算。目前,广东省大多数小型水利工程所在区域缺乏实测水文资料,本文旨在为同类工程设计洪水计算提供参考。

1 工程及流域概况

德庆县平山陂位于广东省肇庆市德庆县马圩镇平山村,陂头建于马圩镇西江一级支流马圩河上,陂头以上河流集雨面积为275 km2,集水区域基本属于高丘区,干流全长40 km,河流坡降为0.002 5。流域水系图及工程点位置见图1。本工程的修建以引水灌溉为主,灌溉面积133.3 hm2。根据《防洪标准》(GB 50201—2014)[4],本工程等别为V等,设计洪水标准为10年一遇,校核洪水标准为20年一遇。本文以10年一遇设计洪水标准为例,利用推理公式法(1988年修订)进行设计洪水计算。

图1 工程所在流域水系图及工程点位置示意

2 推理公式法(1988年修订)计算设计洪水

2.1 设计点暴雨计算

2) 查《使用手册》中“Cs=3.5Cv皮尔逊Ⅲ型曲线Kp值表”得出上述各历时暴雨P=10%的Ktp值,见表1。

2.2 设计面暴雨量计算

1) 本工程集雨面积为F=275km2,查《使用手册》暴雨低区点面换算系数αt～历时t～集雨面积F关系图,得各历时的点面换算系数αt。

2) 按Htp面=Htp×αt计算行P=10%各历时设计面暴雨量。

本工程设计面暴雨量计算成果见表1。

表1 平山陂P=10%设计面暴雨量计算成果

2.3 设计洪峰流量的推求

1) 产流系数

2) 汇流参数

本工程集雨区域大部分属高丘区,J=0.002 5,土壤透水性及植被均属中等。因此,可计算工程集雨区域特征参数θ=294.7,查《使用手册》附图5推理公式法(1988年修订)汇流参数m～θ关系图上的大陆地区高丘区m～θ曲线,选定m=1.05。

3) 设计洪峰流量Qm的推求

根据《使用手册》中有关介绍,分别列出Qm～t计算表(见表2)和Qm～τ计算表(见表3),并将Qm～t曲线和Qm～τ曲线绘制在同一坐标系内,见图2。

表2 Qm～t关系计算

表3 Qm～t关系计算

根据图1中Qm～t曲线与Qm～τ曲线的交点可求得Qm=250m3/s,对应的时间τ=19.5h,即本工程P=10%的洪峰流量(设计洪水)为250m3/s,同样可推求P=5%的洪峰流量(校核洪水)为430m3/s。

3 成果验算

根据广东省综合单位线法重新对本工程设计洪水和校核洪水进行计算,将计算结果与“推理公式法(1988年修订)”计算的结果进行对比,结果见表4。

图2 Qm～t曲线与Qm～τ曲线关系示意

表4 两种方法计算平山陂设计洪水成果对比

由表4可知,利用广东省综合单位线法和推理公式法(1988年修订)分别计算得到的平山陂设计洪水标准和校核洪水标准下的洪峰流量误差分别为2.88%和4.37%,均小于20%,符合《使用手册》规定的误差要求。

此外,根据本工程周边已批复的中小型工程的10年一遇洪峰流量与所在区域的集雨面积点绘在双对数纸上可以看出[5-6],本次采用的计算成果与其他设计成果面积～洪峰流量关系基本一致,说明本次计算成果基本合理。面积～洪峰流量关系见图3。

图3 各工程洪峰流量～集雨面积关系示意

4 设计洪水过程线的绘制

根据《使用手册》中设计洪水过程线推求的介绍,在上述推理公式法(1988年修订)计算成果的基础上,分别推求设计洪水标准(P=10%)和校核洪水标准(P=5%)的洪水过程线见图4。

图4 平山陂设计洪水标准和校核洪水标准下设计洪水过程线

5 结语

本文以广东省德庆县平山陂为例,利用《广东省暴雨径流查算图表使用手册》推荐的方法进行设计洪水计算,具有一定代表性,可为广东省内其他小型水利工程设计洪水计算提供参考。本文主要介绍了推理公式法(1988年修订)计算设计洪水的计算过程,并通过广东省综合单位线法计算相同工程的设计洪水进行验算,验算结果表明,两种方法计算得到的洪峰流量误差小于20%,符合《使用手册》中规定的误差要求,因此,本文认为推理公式法(1988年修订)计算得到的设计洪水可做为平山陂设计洪水的设计依据。

[1] 詹道江,叶守泽.工程水文学[M].北京：中国水利水电出版社,1987．

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

[3] 广东省水文局.广东省暴雨参数等值线图[R].广州：广东省水文局,2003．

[4] 防洪标准：GB50201—2014[S].北京：中国计划出版社,2014．

[5] 潘力群.广东省小型水库设计洪水计算实例剖析[J].黑龙江水利科技,2006(4)：28-29．

[6] 江火荣.广东省小汇水面积设计洪水计算中两种方法使用的协调[J].广东水利水电,2009(7)：1-3,22．

(本文责任编辑 王瑞兰)

An Example of Design Flood Calculation of Deqing Pingshan Dam

WANG Chao， FU Shaobo，SU mingjuan

(Guangdong Institute of Water Resourses and Hydropower Research，Guangdong Provincial key Laboratory of Hydrodynamics Research，Guangzhou 510635，China)

By using Guangdong rainstorm runoff look-up chart using the manual recommended reasoning formula method (1988 Revised) to calculate the design flood of Ping Shan Po on Guangdong Province Deqing County Ping Shan dam, which was checked by Guangdong Province comprehensive unit hydrograph method to calculate the design flood. Calculation results show that the two methods to calculate the design flood for error are less than 20%, and the error meets the requirement. Therefore, it is argued that the reasoning formula method (1988 Revised) calculated design flood can be used as the design basis of the Ping Shan Po design flood. At the same time, can provide reference for similar engineering design flood calculation.

design flood； inference formula method； comprehensive unit line method

2016-04-08;

2016-05-24

王超(1985),男,硕士,工程师,主要从事水利工程、节水灌溉、水土保持等研究设计工作。

TV122+.3

B

1008-0112(2016)06-0015-03