應(yīng)用雨洪公式計算施工期設(shè)計洪水需注意的問題

1、應(yīng)用貴州省雨洪公式計算施工期設(shè)計洪水需注意的問題汪德麟 劉彥祖貴州省水利水電工程咨詢中心貴州貴陽550002摘要：貴州省雨洪公式主要是分析研究主汛期設(shè)計洪水的計算公式及參數(shù)，要將它應(yīng)用于施工期設(shè)計洪水計算，只是權(quán)宜之計。若將公式所用參數(shù)的下延部分處理得當(dāng)，計算的施工期設(shè)計洪水仍有較好精度。本文在尊重原分析成果的前提下，提出公式參數(shù)下延的應(yīng)用，供設(shè)計單位參考。關(guān)鍵詞：雨洪公式；施工期設(shè)計洪水；暴雨時面深；產(chǎn)流；按規(guī)律下延；匯流；檢驗1、問題的提出貴州省雨洪公式含貴州省暴雨洪水計算實用手冊（簡稱“手冊”）及其修訂本小匯水流域部分（簡稱“修訂本”）兩部分，它們?yōu)槲沂o實測水文資料地區(qū)的設(shè)計洪水計算，

2、提供了一套應(yīng)用設(shè)計暴雨推算設(shè)計洪水的辦法，經(jīng)實踐檢驗，基本上適用于我省不同自然地理條件下，小于1000km2流域的河流上使用。上世紀(jì)八十年代編制“手冊”與“修訂本”的著重點是放在推求主汛期的稀遇洪水，甚至是用p.m.p推求p.m.f方面。對于常遇洪水（p5%）部分以及非汛期洪水卻研究不足。但是在設(shè)計工作中，要求計算施工期（枯水期）的設(shè)計洪水，省內(nèi)各設(shè)計單位多應(yīng)用貴州省雨洪公式，根據(jù)施工期設(shè)計暴雨推求設(shè)計洪水，往往由于產(chǎn)流系數(shù)與匯流系數(shù)使用不一致，導(dǎo)致設(shè)計洪水成果差別較大。本文欲對枯水期小暴雨洪水部分的計算，在基本保持貴州省雨洪公式原貌的基礎(chǔ)上，對“手冊”與“修訂本”不完善的部分，進行補充修正，

3、使其能適應(yīng)小量級的暴雨洪水計算，盡量避免計算的任意性。2、施工期的暴雨特點施工期一般都安排在枯水期，該期的降水量較小，雨強也不大，一般情況不會出現(xiàn)暴雨，若施工期開始較早（10月、11月），結(jié)束較遲（4月）少數(shù)年分也可能出現(xiàn)暴雨。對這期間暴雨的時、面、深關(guān)系，缺乏研究。在貴州省雨洪公式中，已經(jīng)將主汛期暴雨的時、面、深關(guān)系概化處理在公式中，即暴雨衰減指數(shù)n，暴雨點面關(guān)系已經(jīng)概化在公式中。使用貴州省雨洪公式計算施工期設(shè)計洪水，其前提就要假設(shè)施工期暴雨的時、面、深關(guān)系與主汛期暴雨一致，此假設(shè)可能有一定誤差，估計誤差不大。3、施工期產(chǎn)流分析在“手冊”的編制說明中，論述了造峰雨量hf與洪水深度h的關(guān)系，造

4、峰雨量即產(chǎn)流歷時tc的流域面平均雨量。tc一般在12小時以內(nèi)，雨損hs=hfh，洪峰徑流系數(shù)c=h/hf。當(dāng)造峰雨量大于100mm后，雨損hs接近常數(shù)，c值則隨hf的增加而加大。當(dāng)造峰雨量小于100mm時，hs與c都是逐漸減小的。“手冊”著重分析產(chǎn)流關(guān)系向p.m.p外延部分，在提供查用的附表（九）中，將hf=50mm的c值分析成果去掉，hfh關(guān)系線按45直線外延至500mm，計算其c值，列入表內(nèi)供查用。施工期所遇到的都是小暴雨與小洪水，有必要應(yīng)用“手冊”分析的hf=50mm的c值，并按照hfh關(guān)系下延至坐標(biāo)原點，計算其c值，往下延伸hfc的關(guān)系。在按規(guī)律下延中，本文考慮到“手冊”表（332）中

5、區(qū)與2區(qū)的c值僅差0.01，可綜合在一起，下延成果如下圖及表1。表1 洪峰徑流系數(shù)c查用表 hf c (mm)產(chǎn)流分區(qū)102030405060708090100區(qū)與2區(qū)0.25待添加的隱藏文字內(nèi)容20.360.430.470.520.550.580.610.630.661區(qū)0.290.410.490.540.590.620.650.680.700.72“手冊”所論述的造峰雨量，是指前期降雨已使下墊面基本飽和以后的雨量。在使用中一般用12小時的流域面雨量來代表，所查得的c值是偏安全的。病險水庫施工洪水還需計算洪水總量，按照24小時暴雨計算洪量，其徑流系數(shù)c1應(yīng)小于c。624小時的暴雨衰減指數(shù)n3

6、=0.80，得到h12p=0.87h24p，即c1應(yīng)略大于0.87c。在枯水期，造峰雨量以外部分產(chǎn)流很小，c1可考慮在0.87c0.90c之間合理選取。4、施工期洪水匯流分析“手冊”編制說明在分析各水文站的洪峰模數(shù)qm與匯流系數(shù)m的關(guān)系中，有如下論述：“從各站點據(jù)分布情況看，大、中洪水的多數(shù)穩(wěn)定而有規(guī)律。中、小洪水的則漸趨散亂，其中要原因是中、小洪水除一般受降雨分布不均影響外，還受徑流分割及不便分割的峰后小雨的影響等?！薄爸?、小洪水的m值較大，其主要原因可能是其洪水多在河流主槽中匯集，匯流條件較好?！薄皢握緌mm關(guān)系的共同規(guī)律是曲線上部穩(wěn)定呈垂直直線，各站m可取定值”。施工期所遇到的都是中、小

7、洪水，從“手冊”的論述看，其匯流系數(shù)取值應(yīng)略大一些。但是，枯水期降雨多半是大面積較均勻地分布，它與主汛期局地降雨形成的小洪水應(yīng)有所差別。本文認為施工期洪水匯流系數(shù)取值與主汛期的一致，不致有較大誤差。5、檢驗本文從暗流電站可研報告中，可分析得到麥翁水文站分期洪水成果，從平壩縣前進水庫除險加固實施方案中，收集到平壩氣象站分期暴雨分析成果。平壩縣城在麥翁水文站流域外旁邊，假設(shè)平壩氣象站資料可代表麥翁水文站流域的分期暴雨，估計誤差不大，可應(yīng)用貴州雨洪公式推算麥翁站的分期設(shè)計洪水進行檢驗。暗流電站壩址分期洪水成果，是將麥翁水文站分期洪水按面積比擬到壩址處，這里比擬回去，得麥翁站分期洪水成果，表2。 表2

8、 麥翁水文站分期洪水成果表施工期洪峰統(tǒng)計參數(shù)不同頻率設(shè)計值（m3/s）均值（m3/s）cvcs/cvp=5%p=10%p=20%11月6日4月25日13.10.933.537.326.917.611月6日3月25日6.221.033.518.813.18.15 表3 平壩氣象站分期暴雨成果表施工期暴雨統(tǒng)計參數(shù)不同頻率設(shè)計值（mm）均值（mm）cvcs/cvp=5%p=10%p=20%11月4月28.80.463.554.746.437.711月3月17.60.393.530.826.822.5麥翁水文站流域面積f=189km2，主河長l=42.2km，主河道平均比降j=0.0031，形狀系數(shù)f

9、=0.106，流域幾何特征值=78。雨洪公式qp=0.357 r0.922 f0.125 j0.082 f0.834ch24p1.23式中 r=0.064 （2區(qū)）計算面雨量h12p，查c值為0.470.32，代入公式計算設(shè)計洪水，與徑流法成果比較如表4。 表4 雨洪法計算麥翁水文站分期洪水檢驗施工期11月4月11月3月設(shè)計頻率p=5%p=10%p=20%p=5%p=10%p=20%雨洪法p57.244.330.622.617.111.9徑流法qp37.326.917.618.813.18.15p/qp1.531.651.741.201.311.46從上檢驗可知，本次計算僅將洪峰徑流系數(shù)減少到

10、0.470.32，雨洪法計算的分期洪水成果仍比徑流法成果大20%74%。某些設(shè)計單位依據(jù)“手冊”附表（九）中的最小c值為0.65，計算的施工期洪水一律用0.65，將使成果偏大一倍以上。6、特小流域洪水計算的討論在“修訂本”中，對特小流域（f10km2）部分，借用科學(xué)出版社1978年出版的小流域暴雨洪峰流量一書中的表6.1“徑流系數(shù)c值表”，計算特小流域的設(shè)計洪水。該表提供的c值都在0.80以上，某些設(shè)計單位據(jù)此計算施工期洪水時，就用c=0.80，自己都認為計算值偏大，但又怕用小了審查通不過。本文按照“修訂本”表7提供的不同雨區(qū)24小時設(shè)計暴雨參數(shù)，計算h12p，再查“手冊”附表（九）的c值，與

11、“修訂本”中表9采用的c值比較如表5。 表5 兩種徑流系數(shù)比較表重現(xiàn)期(年)多雨區(qū)一般雨區(qū)較少雨區(qū)少雨區(qū)ccc/cccc/cccc/cccc/c100.780.840.930.760.840.900.720.830.870.670.820.82200.820.850.960.790.850.930.760.840.900.720.830.87500.860.870.990.830.860.970.800.850.940.760.840.901000.870.871.000.850.860.990.820.850.960.780.850.922000.890.881.010.870.871.00

12、0.840.860.980.800.850.945000.900.881.020.880.871.010.860.861.000.820.850.9610000.910.891.020.890.881.010.870.871.000.830.860.97應(yīng)用表9中的sp與c值，計算洪峰模系數(shù)cp與表9中的p比較如表6。 表6 cp與p計算值比較表重現(xiàn)期(年)多雨區(qū)一般雨區(qū)較少雨區(qū)少雨區(qū)cppcp /pcppcp /pcppcp /pcppcp /p1013.915.20.9111.813.20.899.2210.80.857.509.450.802018.018.80.9614.816.10.

13、9211.412.80.899.4211.10.855023.523.80.9919.019.80.9614.515.50.9411.713.20.8910027.127.11.0022.022.30.9916.717.40.9613.514.90.9120031.531.11.0125.325.31.0018.919.40.9715.216.30.9350036.735.81.0229.328.91.0122.022.01.0017.518.20.96100040.839.81.0332.532.11.0124.124.11.0019.220.00.96從表5與表6的比較可知，應(yīng)用我省資料分

14、析的c值與借用權(quán)威單位分析的c值，應(yīng)用在主汛期設(shè)計洪水計算中，大多數(shù)情況差別很小，都在10%以內(nèi)，只是在少雨區(qū)50年一遇以內(nèi)的洪水，用c值比用c值計算的洪峰模系數(shù)偏小10%以上。再看“修訂本”表12的檢驗，織金、徐花屯、七眼橋、高橋四個水文站用雨洪法計算的洪水，在50年一遇以內(nèi)的小洪水，雨洪法都偏大，檢驗中都采用c值。說明我省資料分析的c值，用在小洪水部分是偏大的，在這部分借用的c比c值更大是不合適的。另外，我省分析的c值可以按規(guī)律下延，而c不好下延。所以，在特小流域（f10km2）的設(shè)計洪水計算中，最好還是采用我省自己分析的c值，對主汛期洪水計算影響不大，對施工期洪水計算，也可解決下延問題。“修訂本”主要是對匯流系數(shù)m值，在30的