莽山水库设计洪水计算研究

（湖南省水利水电勘测设计研究总院长沙市410007）

莽山水库设计洪水计算研究

王淑云 钟向伟

（湖南省水利水电勘测设计研究总院长沙市410007）

小流域地区设计洪水在工程建设中应用广泛，计算方法很多。文章总结了国内外小流域地区设计洪水的研究现状，并以莽山水库为例，采用多种方法推求坝址设计洪水成果，经合理性分析后认为该成果基本是合理可靠的，为无资料地区小流域设计洪水的推求提供了一个可行的操作思路。

无资料小流域地区设计洪水莽山水库

1 概述

无资料地区小流域设计洪水的推求一直是中、小型水利工程设计中的难点。小流域概念国内外没有一个严格的定义，通常其设计点暴雨能代表设计面暴雨，一般地指流域面积在100 km2以上、1 000 km2以下的流域，自然地理条件较为单一，绝大多数小流域没有水文站，缺乏实测径流资料[1]。国内外无资料小流域设计洪水计算一般采用水文比拟法、推理公式法或单位线法，并结合经验公式或经验关系[2]。

20世纪60年代全国各省、市、自治区开展了大规模的水文调查和研究工作，各省制定了相应的《水文图集》、《水文手册》和《暴雨洪水查算手册》等，为小流域地区进行简单的水文计算和预报提供了极大方便[3]。1984年水利电力部颁布了《暴雨径流查算图表》，系统地总结了我国多年来的经验，在资料短缺的中小流域水利建设的设计洪水计算中发挥了积极的作用。1997年以来在水利部水文司的组织下，进行了全国设计暴雨参数等值线的修编工作，使80年代编制的暴雨洪水图集参数等值线资料延长了20年，采用的资料站点也更加丰富，该图集目前广泛应用于各省的小流域洪水计算中。2000年以后，各省对相应的《暴雨洪水查算手册》进行了修编，延长了资料系列，对暴雨等值线图和汇流参数等进行了修编，并采用了地理信息系统及其空间分析处理技术，分析成果更加合理。

2 应用实例

莽山水库位于湖南省宜章县，珠江流域北江二级支流长乐市上游，坝址控制流域面积为230 km2，干流长36.7 km，干流平均坡降21.9‰。莽山水库坝址上、下游流域内无水文测站，仅有韭菜岭、莽山两个雨量站。其中韭菜岭雨量站1959年设立，1959～1971年观测逐旬降水量，1972年起人工观测时段雨量，1985年撤销。莽山雨量站1963年设立，人工观测时段雨量，1975年改为自记雨量站。

由于莽山水库位于珠江流域北江二级支流长乐水的上游，根据流域所处位置，结合湖南、广东两省“暴雨洪水查算手册”中推荐方法，利用湖南省“暴雨洪水查算手册”中推理公式及单位线法，广东省“暴雨洪水查算手册”中单位线法推求坝址设计洪水。

2.1 设计暴雨

由于韭菜岭、莽山站二站连线中点位于莽山水库坝址流域中心点附近，同时考虑韭菜岭站资料系列不全没有进行频率分析，本次利用1972～1984年韭菜岭、莽山站实测年最大24 h降雨资料分析坝址流域中点最大24 h降雨，由1972～1984年韭菜岭、莽山站同期资料求出流域中点最大24 h降雨与莽山站折算系数为1.038 4，由莽山站成果按X中点=1.038 4×X莽山站推求流域中心设计暴雨成果。

各时段设计暴雨按《暴雨洪水手册》公式计算推求，即：

表1 设计暴雨成果表

由《暴雨洪水手册》查得点面折算系数，从而得到设计面暴雨。其中，n2、n3由《暴雨洪水手册》附图查得。

2.2 设计洪水

由于莽山水库位于珠江流域北江二级支流长乐水的上游，长乐水无实测水文观测资料，因此不能用水文比拟法计算。

根据流域所处位置，结合湖南、广东两省“暴雨洪水查算手册”中推荐方法，利用湖南省“暴雨洪水查算手册”中推理公式及单位线法，广东省“暴雨洪水查算手册”中综合单位线法推求坝址设计洪水。

典型雨型：经比较采用“湖南省暴雨洪水查算手册”中概化雨型成果（3区概化雨型）。

设计净雨过程：湖南省推理公式及单位线法采用初损径流系数法，初损I0=32 mm，地面与总径流比值系数φ=0.5～0.75。广东省综合单位线法采用初损后损法，不扣初损，平均后损率Fc=4.5 mm/h。

地表径流计算：（1）推理公式法：Qm=0.278×F×式中：F为流域面积，Rt/ t为产流强度，自最大时段净雨开始，向前后相邻时段连续累加得到Rt，除以相应的历时，得到Rt/t值。

式中

F——流域面积；

ρi——无因次单位线。以各时段净雨分别乘以时段为1 h的单位线，即得相应各时段净雨的径流过程，按单位线叠加原理，得到地表径流过程。

地下径流过程概化成三角形出流，其总量等于地下净雨量，地下径流的峰值出现在地面径流停止的时刻，地下径流过程的底长为地面径流底长的两倍。

设计洪水过程由地表径流过程和地下径流过程叠加得到。

3 合理性分析

经对莽山坝址各种方法计算洪峰流量成果比较，以湖南推理公式计算成果最大，广东单位线与湖南单位线成果接近。经与莽山流域设计暴雨相近的邻近毛俊水文站设计洪水成果比较，以湖南推理公式法较为合理。

表2 莽山水库设计洪水计算成果m3/s

莽山水库所在长乐水历年调查洪水较少，仅20世纪70年代湖南省水文局在长乐水上下游西岭、石头寨、水潮坪、明星桥等河段调查到洪水年份仅有1961年9月、1973年6月二次大洪水，且所调成果未刊印。在莽山坝址河段调查到1961、1973、2006年历史洪水，根据调查者的指认和描述分析，可以确定1961年以来以1973年洪水最大，1961年为第二，2006年为第三大，相应重现期1973年约为50年一遇，2006年约为17年一遇。

表3 坝址河段洪水调查成果表

从调查1973年、2006年洪水与莽山坝址设计洪水成果对比分析，所推50年一遇设计洪水成果与1973年洪水相近，20年一遇设计洪水成果与2006年洪水相近，可见坝址设计洪水与历史洪水调查成果基本匹配，计算成果合理。

[1]刘萍.小流域设计洪水计算软件开发研究[D].太原：太原理工大学，2008.

[2]杨家坦.无资料地区小流域设计径流若干技术问题[J].水利科技，1999，（2）：48－51.

[3]陈家琦，张恭肃.小流域暴雨洪水计算[M].北京：水利电力出版社，1985.

2016－11－02）

王淑云（1986－），女，江苏靖江人，硕士研究生，主要从事水文水资源方面的研究工作，手机：18774988999，E－mail: shuyun1225@126.com。