清河水库小流域计算设计洪水方法分析.pdf

年第 期水利技术监督理论研究:/清河水库小流域计算设计洪水方法分析关青松(辽宁省河库管理服务中心(辽宁省水文局)辽宁 沈阳)摘要:设计洪水分析对水利工程设计具有重要意义 针对无资料地区设计洪水计算 应采用合理的计算方法为设计提供有效数据 使用推理公式法 选择清河 个小流域进行设计洪水计算 并与邻近水文站各计算频率的设计洪峰 与面积成果 成幂函数关系 且与邻近流域水文成果吻合 认为辽宁省清河水库小流域使用推理公式法较为合理 可为东北地区无资料小流域洪水计算提供参考关键词:无资料地区 小流域 洪水计算中图分类号:文献标识码:文章编号:()收稿日期:作者简介:关青松(年)女 工程师:辽宁省将面积小于 的流域划分为小流域 部分小流域因水文、雨量测站建设的不完善 其流域上所建设的中、小型水利工程无法使用实测水文成果进行设计 制约了无资料地区小流域水利工程建设 常用的小流域的设计洪水计算方法总结归纳为:推理公式法、经验公式 法、综 合 单 位 线 法、水 文 模 型 等方法辽宁省清河水库小流域存在缺乏流量及雨量资料、水利工程较少、建设工程较小、工程调洪能力较小、面广量大等特点 而推理公式法具有所需数据少、方法简单、区域性较强等特点 因此本文采用推理公式法计算辽宁省清河水库小流域的设计洪水 并采用清河水库小流域中的养马大河、打车沟河、苔碧河、北大沟河、喜鹊沟河、聂家沟河、金家沟河、张家堡子沟河、斛米沟河、孔台沟河、闫家堡子河、后马沟河等 个小流域进行验证 验证表明设计洪峰与面积计算的成果点据关系成果较好 认为辽宁省清河水库小流域使用推理公式法计算设计洪水较为合理 流域概况清河是辽河左岸的较大支流 清河整个流域山地面积占 地势特征是东高西低 东部为相对陡峭的丘陵区 地面比降大 西部为地势平坦的平原 植被较好 上游山地海拔高程 清河全长 流域面积 比降 干流上的清河水库 是一兼防洪、灌溉为主、旅游等综合利用的大型水利枢纽工程 主要由大坝、溢洪道和左右岸泄洪洞等组成 总库容 亿 辽宁省清河区内有众多支流汇入清河水库其中 清河右岸有北大沟、养马大河、打车沟河、寇河、苔碧河等支流 左岸有喜鹊沟河、聂家沟河、大金沟河、老谷裕河、张家堡子河、斛米沟河、孔台沟河、闫家堡子河、后马河、小清河等支流 推理公式简化计算方法假定小流域产流强度在时间、空间上分布均匀 则洪峰流量计算推理公式可表达为:()式中 洪峰设计流量/时段内汇流最大净雨量 汇流时间 设计小流域汇水面积 在应用推理公式时 为了简化计算过程 辽宁省在保证计算精度前提下 引入了径流系数参量:径流系数是指某一时段的径流深 与相应时段内流域平均降雨深度 之比值 用 历时面雨量强度、理论研究水利技术监督 年第 期洪峰径流系数 计算 将径流系数代入原方程得到的简化方程为:面()令:面()则 公式可简化为:()面 面 当 时()面 面 当 ()()式中 设计洪峰径流系数 相当于汇流时间的设计面暴雨强度/沿主河从末断面至分水岭的最长距离 沿流程 的平均比降 历时的设计面雨量 、地区汇流参数同一流域不同计算断面可采用水文比拟法计算 水文比拟法计算公式为:设设参/参()式中 设参证站的洪峰流量计算的洪峰流量/参参证站控制面积 设小流域上游的控制面积 参参证站的洪峰流量/设计洪水计算与分析 无资料地区小流域基本参数本次计算验证涉及清河流域养马大河、打车沟河、苔碧河、北大沟河、喜鹊沟河、聂家沟河、金家沟河、张家堡子沟河、斛米沟河、孔台沟河、闫家堡子河、后马沟河等 个小流域 其基本参数见表 清河流域各时段设计暴雨计算由文献 附图查出、等雨量 结果见表 各时段设计面雨量计算公式为:面 ()式中:面 时段设计面雨量 时段设计雨量 数值见表 模比系数(不同 频 率 模 比 系 数 见 表)点 面 折 减系数表 清河流域无资料地区小流域基本参数河流名称断面流域面积/河长/平均比降/养马大河入河口 打车沟河入河口 苔碧河入河口 北大沟河入河口 喜鹊沟河入河口 聂家沟河入河口 金家沟河金家沟村汇前 张家堡子沟河入河口 斛米沟河入河口 孔台沟河入河口 闫家堡子河入河口 后马沟河入河口 表 各时段雨量成果表时段暴雨均值/暴雨变差系数 三三 表 不同频率模比系数表时段频率 /根据上述公式计算 确定各时段设计暴雨见表 表 各时段频率设计暴雨表频率 各时段设计面雨量面 面 面 面 面 年第 期水利技术监督理论研究 计算暴雨指数见表 表 计算暴雨指数表暴雨指数 面/面 面/面 面/面 根据计算公式()()可得出 历时设计面雨量 结果见表 表 清河各支流 历时设计面雨量表单位:河流名称 历时设计面雨量 养马大河 打车沟河 苔碧河 北大沟河 喜鹊沟河 聂家沟河 金家沟河 张家堡子沟河 斛米沟河 孔台沟河 闫家堡子河 后马沟河 设计洪水计算成果根据暴雨成果带入推理公式 则计算结果见表 洪水成果数据分析根据表 可知 同一区域同一频率设计洪峰流量随着面积加大而加大 符合一般性规律 根据计算的控制断面设计洪水成果和邻近流域水文站绘制各计算频率的设计洪峰与面积的关系(如图 所示)由图 可见计算的成果点成幂函数关系使用文献中函数与数据相关关系计算方法进行评价 相关指数在 以上 匹配关系较好认为计算成果是合理的 结语部分小流域因水文、雨量测站建设的不完善其流域上所建设的中、小型水利工程无法使用实测水文成果进行设计 流域洪水计算方法较多 过程表 清河各支流设计洪水成果表河流名称流域面积/设计洪峰流量/(/)养马大河 打车沟河 苔碧河 北大沟河 喜鹊沟河 聂家沟河 金家沟河 张家堡子沟河 斛米沟河 孔台沟河 闫家堡子河 后马沟河 图 支流河流及其附近流域设计洪峰与面积关系图中各参数对计算结果影响较大 特别是土壤饱和度、径流系数直接影响汇流总量和洪峰流量 本文使用推理公式法对清河小流域无资料地区进行设计洪水计算 并采用 个小流域进行验证 验证表明使用推理公式法较为合理 可为东北地区无资料小流域洪水计算提供参考 但对其他区域是否适合采用此方法需进一步验证参考文献 聂大鹏.简化的推理公式在辽宁省无资料地区小流域设计洪水计算中的应用研究.水利规划与设计():.刘雯雯.无资料地区中小水利工程设计峰量比值推求方法.水利技术监督():.于慧 李强 肖仲凯 等.无资料地区山洪灾害评价中设计洪水合理性研究.人民长江 ():.魏炳乾 杨坡 罗小康 等.无资料中小流域山洪灾害分析与评价.自然灾害学报 ():.理论研究水利技术监督 年第 期 蒲秉华.无资料流域“降雨 径流”计算研究.兰州理工大学.沈天元.变化环境下山丘区小流域设计洪水计算方法及应用研究.郑州大学.乐莉霞.无资料流域设计洪峰流量计算方法研究.中国矿业大学.张瑜瑜.无资料地区山洪沟设计洪水推求方法的研究.广西水利水电():.张紫悦 王渊.山区小流域推求设计洪水计算方法研究.南方农机 ():.綦晶 薛莲.无资料地区特小流域设计洪水计算方法分析.黑龙江水利科技 ():.贺成民.无资料地区设计洪水计算成果合理性探析.陕西水利():.何向东.新疆无资料地区小流域设计洪水计算方法探讨.地下水 ():.辽宁省水文水资源勘测局.辽宁省中小河流(无资料地区)设计暴雨洪水计算方法.工程 水文 及水 利 计 算 .北 京:中 国 水 利 水 电 出 版社.刘晓旭.清河闸除险加固设计中的洪水计算及合理性分析.陕西水利():.宁晓娜.基于清河水库以下干支流洪水遭遇演进分析.黑龙江水利科技 ():.宫兴龙 付强 王敏 等.洪峰流量与流域面积的幂函数研究.广西大学学报(自然科学版)():.黄志强 陈思翌.山区小流域设计洪水与流域面积关系探讨.西北水电():.(上接第 页)如图 所示 年北京市累计审批水土保持方案(水影响评价)个累计验收数量 个 分别与累计减少水土流失量呈极显著线性关系()和显著线性关系()由此说明北京市水土保持管理有效减少水土流失量 另外 验收 审批 说明生产建设项目落实水土保持工作有待进一步提高 应加强生产建设项目水土保持事中事后监管图 累计审批数量与减少水土流失量关系图 累计验收数量与减少水土流失量关系 结论及建议本文以近 年北京市水土保持公报数据为基础 定量分析了水土流失面积变化规律及其影响因素 主要结论及建议如下:()水土流失面积和水土流失强度均显著降低 截至 年 轻度侵蚀占比 建议今后侧重对轻度侵蚀治理()生态清洁小流域建设与减少水土流失量呈极显著线性关系 表明北京市水土流失治理思路正确 治理成效显著 建议继续坚持生态清洁小流域建设与治理()生产建设项目累计审批、验收数量分别与减少水土流失量呈极显著、显著线性关系 一方面表明水土保持管理有效减少水土流失量 另一方面验收相关系数较小 表明生产建设项目落实水土保持工作有待提高 建议加强生产建设项目水土保持事中事后监管本文可为北京市水土保持治理提供指导意义 但由于统计年限和指标有限 相关研究还需进一步完善参考文献 李世荣 周嵘 袁爱萍 等.北京市水土保持规划布局与内容分析.北京水务():.陈杰.北京市水土保持行政管理问题及创新研究.首都经济贸易大学.李文宇 史忠峰 王桂锋.北京山区开发建设项目水土流失防治对策.水利规划与设计():.崔娟敏 季文光 布莉华.基于敏感性分析的北京山区水土流失问题研究.绿色科技():.北京市水务局.北京市水土保持公报.北京.胡宗明.昌平区生态清洁小流域建设的实践与思考.中国水土保持():.刘立红 史怀苹 王兵 等.北京市水土保持验收核查问题思考.水利技术监督():.