辽宁省无资料地区设计暴雨洪水计算方法的研究
无资料地区小型水库设计洪水复核计算
无资料地区小型水库设计洪水复核计算胡红亮;曾敏【摘要】水库防洪标准复核对于保证水库安全运行、充分发挥其防洪与兴利等效益有着重要的意义.多数小型水库建设属“三边”工程,设计粗浅,水文资料系列延长为进行洪水计算提供了条件.为了更准确地掌握水库大坝的防洪能力,合理调度运行,需对防洪能力进行复核,保证水库的安全运行.但小型水库普遍缺乏原始资料,其复核方法具有一定的特殊性,文章以杨总水库为例,着重论述其设计洪水复核计算的独特方法.【期刊名称】《黑龙江水利科技》【年(卷),期】2016(044)003【总页数】4页(P19-22)【关键词】无资料地区;小型水库;设计洪水复核;杨总水库【作者】胡红亮;曾敏【作者单位】江西水利职业学院,南昌330013;江西水利职业学院,南昌330013【正文语种】中文【中图分类】TV122.3防洪标准复核是根据大坝设计阶段洪水计算的水文资料和运行期延长的水文资料，考虑建坝后上游地区人类活动的影响和大坝工程现状，进行设计洪水的复核和调洪计算，评价大坝工程现状的抗洪能力是否满足现行有关规范的要求[1～3]。
水库建成投入运行后，随着运行期的延长，水文系列也不断增加，规划设计阶段的洪水频率计算结果将发生变化，有的变化甚至很大。
由于多数小型水库建设属“三边”工程，设计粗浅，水文资料系列延长为更准确地进行洪水计算提供了条件，加上水库工程的性能与规模可能发生变化，因此为了更准确地掌握水库大坝的防洪能力，合理调度运行，需对防洪能力进行复核，必要时采取除险加固措施，使水库工程具有规范规定的抗洪能力，保证水库安全运行。
但是小型水库普遍缺乏原始资料，其复核方法具有一定的特殊性，下面以杨总水库为例，全面论述无资料地区小型水库防洪标准复核的方法。
杨总水库位于辽宁省绥中县高岭镇，所处河流名叫石河，坝址位置位于E120°00′,N40°11′处，是1座以防洪灌溉为主﹑养鱼为辅的小(Ⅱ)型水库。
浅议无资料地区水文预报研究的方法
浅议无资料地区水文预报研究的方法作者：朱建兵来源：《地球》2013年第03期[摘要]无资料地区的水文研究是最近国际上水资源水环境研究的热点。
本文阐述了中国在无资料地区水文研究采用的单位线地区综合法、地貌瞬时单位线法和推理公式法，并对无资料地区水文预报研究工作作了探讨。
[关键字]无资料地区水文预报方法[中图分类号] P33 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-3-6-11引言当今，相当多的区域缺水并不单纯是资源型缺水，而是管理型缺水或资源管理复合型缺水。
流域水资源的科学管理需要建立在充分掌握本流域水资源状况，了解区域水资源时空变化规律的基础上。
目前在很多国家和地区的许多流域，或是由于各种自然条件与人为因素的限制，一些基础性的水文数据都无法取得，更谈不上充分掌握本流域的水资源状况，给水资源的科学管理造成很大困难。
全球的水文、气象台站大分布于欧洲、北美和日本的少数几个发达国家和经济发达地区。
更多的发展中国家的广大面积上只布设了零星的水文、气象台站。
据WMO的数据显示，全球每个水文站点的控制面积约从150km2到10000km2，而且最新数据显示，最近的20a，世界上的水文站点数量正在迅速萎缩，前苏联和一些发展中国家减少了25%—40%。
2中国在无资料地区的水文研究的方法中国对无资料地区的水文模拟也很重视。
20世纪80年代，为解决中国很多无资料的中小流域的洪水预报问题，全国27个省、市、自治区开展了水文研究工作，共采用约1500个流域，分析23000次暴雨洪水资料，取得了丰富的成果。
系统分析的许多概念、方法被逐步引入这些研究中，具体可归纳为如下几个方面。
2.1单位线地区综合法在纳希单位线的基础上，借助有水文资料流域的单位线要素或瞬时单位线的参数与其流域自然地理因子之间的相关关系，推求无资料地区的单位线或瞬时单位线。
单位线法后来发展出经验单位线、瞬时单位线、综合单位线、综合瞬时单位线等分支方法。
无资料地区设计洪水计算方法应用研究
的参数的取值仅以苏南山丘、 混合区和苏北山丘、
区实测雨量确定ꎮ 依据福建省水文手册ꎬ 汇流参数
６６７ｍ / ｓꎻ 依据华东地区小流域洪水计算手册ꎬ 汇
３
流参 数 ｍ 计 算 值 为 ０ ７７３ꎬ １０ 年 一 遇 洪 峰 流 量
５１０ｍ３ / ｓꎻ 参考 ＳＬ４４—２００６ 中“ 南方地区、 植被一
ｎ －１
ｅ
ｔ
－Ｋ
１ ３ 区域回归法
(１) 计算方法与参数取值
对于无资料地区ꎬ 设计洪水的推求是通过建立
同一水文子区域内邻近站点洪峰流量与流域特征值
(３)
的回归方程来实现的 [１２] ꎮ
首先是划分水文区域ꎮ 确定不同流域站点的洪
式中ꎬ μ ( ｏꎬｔ ) —ｔ 时刻瞬时单位线的纵高ꎻ Γ ( ｎ ) — ｎ
经最小二乘法确定回归常数 α０ 和回归系数 α１ 、
ｘ — 流域和气候特征值组成的( ｎ × ｐ) 矩阵ꎻ Ｂ —
机误差向量ꎮ
在确定了回归方程后ꎬ 需要计算方程的回归系
数ꎬ 常用的计算方法有普通最小二乘法( ＯＬＳ) 和加
归常数ꎻ α１ 、 α２ 、 α３ 、 α４ — 回归系数ꎮ
α２ 、α３ 、α４ ꎬ 计算得坝址处 １００ 年一遇设计洪峰流量
１５％ ꎬ 结果更合理ꎬ 原因是该方法综合考虑了集水
面积、 河道比 降、 降 雨 量 等 诸 多 因 素 对 洪 水 的 影
响ꎬ 尤其在浙南、 闽南等山区ꎬ 相近地区不同流域
域 面 积 为 ７５ ８ｋｍ２ ꎬ 主 河 长 １４ ８ｋｍꎬ 比 降
往往河道比降、 暴雨特性有较大差异ꎬ 因此仅仅考
文测站分布位置如图 ２ 所示ꎮ 邻近流域有渡里、 濑
形态ꎬ 对汇流时间的模拟更真实ꎮ
辽宁省无资料地区设计暴雨洪水计算方法的研究
辽宁省无资料地区设计暴雨洪水计算方法的研究辽宁省无资料地区设~1-暴雨洪水~1-算75-法的研究唐继业吴俊秀单丽(辽宁省水文水资源勘测局)江秋兰(辽宁省水文水资源勘测局抚顺分局116000)【摘要】本文针对辽宁省水工程设计中的实际情况,在认真总结经验的基础上,对流域特大暴雨重现期进行了探讨;根据不同地区的产流特点,提出了分层扣损的饱卸产漉及非饱和流模型;建立了辽宁中部平厚区的三水”转亿摸型;提出了综台经验单位线转换为瞬时单位线的流计算方法;在小流域设计洪永计算上,建立了推理公式辽宁击和概化过程发法.形成一垂适合辽宁特点的无资料地区设计暴雨洪水计算方法.【关键词】重现期模型单位巍无资料地区暴雨洪水计算问题,一直是国内外水学科专家学者在不断探索和研究的课题.《辽宁省中小河流(无资料地区)设计暴雨洪水计算方法》一书经过3年的工作编制完成.该书通过对大量水文气象资料分析.全面阐述了辽宁省暴雨,洪水时空变化规律,探人分析了暴雨洪水相关参数,提供出设计洪水计算的新理论,新方法和一系列新图件基础资料详实可靠,计算方法先进,综合成果符合部颁档计洪水计算规范》要求.l基本资料与系列代表性分析1.1基本资料车成果分析暴雨资料的选用时段为最大10rain,Ih,6h,24h,3d等5个时段.资料系列取自有资料以来截止到1995 年,选用站数达306站,年限在25～9O年之间,共有12857 站年.系列最长的站是沈阳,大连,营口,均为91年,起讫时间为1905—1995年.1.2亲列代表性分析首先从定性上开始,绘制各次实测大暴雨等值线图,了解气象成因与天气系统组合;绘制3d,24h暴雨各站历年实测最高记录图;综合各次大暴雨等值线图,将历次笼罩范围用不同颜色标在一张图上;综合各河洪水调查成果,绘制历史大洪水笼罩范围用不同颜色标在一张图上;通过绘制长系列站正倒累进均值,,∑(k一1)等分析图,识别丰枯水的交替变化规律,判别代表性较好的时段和站别.在此基础上,又做了定量分析:长短系列对比分析,典型站改正以及暴雨重现期怙算.1.3暴雨重现期估算此方法基本假定:雨洪长系列中特大,次大的个数是相应的;中小流域特大雨洪同次出现的机率基本一致;气候地形一致区的暴雨可以移置.基于以上假定后基本做法为:选取某测站以上流域内有特大暴雨和相应洪水的年份,根据洪水调查和历史文献的考证,先确定洪水的重现期,再作流域内均匀雨量点不考虑重现期的点雨量理论频率计算,求出各雨量点的均值及cv值的流域平均值.又在流域平均附近,假设一组cv值,在频率格纸上点绘K一N线,用各点求出的K值.在图上查出不同cv值相应该次暴雨各点值的重现期jv,将各个值相应的重现期相加求算术平均值,取与同攻洪水重现期相等或接近的值,则流域内暴雨中心点雨量的重现期即为所求.2产流计算方法在总结经验的基础上,应用填洼,下渗和水动力学原理,分析全省东部湿润或半湿润,西部干旱或半干旱和中部平原区的产流特点,提出适应不同地区的产流模型.2.1东部,北部饱和产流模型辽宁省东部,北部地区属于湿润或半湿润地区,特别是东部地区年降水量较大,植被好,土壤覆盖层的下渗能力较大,在流域内的大部分土地上,当土壤缺水量尚未满足时,所有降雨都被土壤所吸收,不宜超渗产流.这部分地区采用饱和产流模型,即辽宁饱和产流数学模型.蓄水容量曲线采用指数曲线型,产流面积公式为:Fotz.0=l—e一(1),式中——产流面积,k;F——流域面积.k;P_—一降雨量,mln;._一流域特征参数.产流计算公式为:,1,R=P—1一D}(1一e){2),口,式中R——径流量,rain;o——流域韧始蓄水量,mm.根据已有资料,优选出参数.蒸发采用双层扣损法.2.2西部非饱和产流模型辽宁省西部为干旱半干早地区,年降水量偏少,土壤下.,43..渗能力较差,降雨后产流与否与流域包气带缺水量无关.主要取决于雨强与下渗率的关系.根据霍顿下渗公式及其物理意义,结合分析该地区的产流特点,模拟出非饱和产流模型: 下渗率在流域上分布是不均匀的,可用指数曲线来模拟下渗率在流域空间分布特征,产流面积公式为:=l—e(3),式中b——流域参数,它反映流域下渗率的分配特征;产一下渗率,mm/h.时段径流深计算公式为:一R=AP—f(1一亨)zit(4)f一=f—t+f—z=()(,m—P+【一()㈤式中A一时段降雨量,mm;,——时段平均下渗率,mm/h;i——时段平均雨强.mm/h;L——流域最大蓄水量,mm;P.——蓄水量,mm.设计情况下,辽宁经过分析采用P.t=20ram,P.T=40111/33经验数据;,——稳定下渗率,mm/h.根据已知资料.优选出参数2.3中部平原区”三水”转化产漉模型辽宁省中部平原区是辽宁省心脏地区.该地区地势平坦,浅层土壤由亚沙土和亚粘土组成,土壤人渗能力较强,地表径流较小.地下水开采较频繁,地下水运动以垂直交换为主,水平运动微弱.该地区设有台安实验站,主要对天然流域和潜水动态进行实验研究,从平原区”三水转化的物理概念和转化规律出发,针对辽宁省平原区水资源特点,在实验研究的基础上,研制了适应于该区的”三水转化模型.这一模型将包气带土壤计算层分为上下两层,两层各有土壤张力水的蓄水容量(田问持水量)WUM,fiLM作为各自土壤含水量WUWL的上限.当流域的降水量到达地面,使上层土壤蓄满并满足蒸发后,剩余的降水量RC补给下层,它使下层土壤蓄满井满足土壤蒸发后剩余的水量RT,称为总产水量.总产水量RT经过地下水库的调节,超出包气带重力水的蓄水能力的水量称为地表径流量,所剩余的水量RG(RG=RT—RS)为降雨人渗补给量.231甚产水量r的计算根据蓄满产流原理,流域的总产水量与土壤张力水的蓄水容量分布有关,流域蓄水容量分布可用指数型曲线描述, 其产流面积公式为公式(1),总产水量公式为公式(2)2.32地表径流量酌计算平原地区由于地势平坦,坡度小,河槽切割鞍浅,用上述计算公式所计算的总产水量不能全部流出,而是通过包气带重力水窖蓄人渗补蛤地下水库调节.水库的库容随地下水的埋深而定,地表径流量与水库容量有关.由于流域各点的重力水蓄水容量不同,可用抛物线型曲线来描述流域重力水容量分布特征,其产流面积公式为:44.=Fo=1一(1一而VM)(6)式中吼f——流域平均最大重力水容量(吼f=iooov2.u, 其中zⅣ为潜水极限埋深,m:为给水度);一最大点重力水容量.mm;一经验参数.地表径流计算公式为:RS一(Ⅲ+Ⅲ(』一气)”‘㈩地下径流计算公式为:RG=RT—RS(8)式中——初始重力水容量,inla3;co——相应的最大点重力水容量.roll|.3汇流计算方法在对辽宁省气候和自然地理条件分析的基础上,采用了综台经验单位线法进行汇流计算,即分析单位时段内由单位深度(10mm)的平均分布净雨量所产生的地面过程线(单位线).在此基础上对单位线的要素(洪峰流量,上涨历时)应用地区综台的方法与流域特征(流域面积,河长,比降)建立相关关系,求得经验公式.再借助瞬时单位线的理论公式,通过一定形式的转换,利用S(z)曲线求出任意时段的单位线.3.1流域特性分析与经验公式在单位线形成过程中,流域自然地理因素影响有两千方面:一十是水文地质,植被覆盖;另一个是流域几何特征,在进行水文分区综台时,前一个因素可直接反映在经验公式系数里,而后一个因素正式向无资料地区外延的参数,直接和单位线峰值,上涨历时相关.在建立相关线时,根据每个几何特征的影响程度,经过优选,找出单位线峰值q与』”.,..F关系较密切(为流域面积,k;f=F/为流域形状系数;J为河道平均坡度,‰;L为河长,km);单位线上涨历时h与J关系较密切.(1)综台经验单位线洪峰q公式(△t=lh单位线峰值):q=DM(9)式中M=J.一一,;Dg分别为相关线的截矩和斜率,各个水文分区取不同的值.(2)综台经验单位线上涨历时z公式:z:A’G(10)式中G=—=;A,b分别为相关线的截矩与斜率,各个水√J文分区取不同的值.3.2综台经验单位线转换为瞬时单位线目前汇流计算大部分采用纳希(J.ENash)的瞬时单位线法,此方法的难点在于参数n,K的推求.我们趋向于摆脱纳希的求矩法,避免参数难以综台的缺点先按综合经验单位线法确定其峰值和上涨历时,通过一系列的变换,求得参数n,K和瞬时单位线,再通过s(I)曲线转换为任意时段的单位线4小流域(小于300km?】设计洪水计算方法集水面积小于300km的设计洪水计算(下转第48页)表5溢流堰面灌浆前压水试验成果表\Ⅸ间()0～0.1O1—30满泵送水项目,\抬不起压力段旋95l9频率(%)27.2l5.26累计(%)272424lG0表6检查孔透水率分布范围统计03一l0l5监理棱准其单元工程合格率100%.17个单元工程被评为优良,2个单元被评为台格,优良率895%,分部工程台格率l呻%.优良率100%.7防渗标准值之探讨两年来的灌浆工程实践,发现设计防渗标准偏低,10Lu的数值过大,不适台作为化学灌浆的防渗标准.例如:15?坝段(0+3185)检查孔压水试验吸水量为10L,流量044L/rain,透水率为074Lu,虽然小于1.0Lu的防渗标准.但数值偏大:经监理决定对此检查孔进行灌浆试验,结果灌进约lL浆液,其原目标孔灌进3.3Lc这说明水泥灌浆压水试验其透水率的台格标准不适台化学灌浆.根据对检查孔透水率分布范围的统计(见表6)可以看出检查孔透水率吕荣值小于0.01Lu的孔数有45孔,占总检查孔孔数的71%.小于0.1Lu值的有55孔,占总检查孔孔数的87%.小于03Lu值的有58孔,占总检查孔孔数的92%.实践证明化学灌浆压水试验透水率的肪渗标准应选择0.1—0.3Lu为宜.8效果评价日.灌浆封闭区域灌浆效果良好.h灌浆前压水试验进水量尢的孔及缝眯灌人的浆液都较多.c.从溢流面和观测廊道灌浆前后的外观查看,灌浆前渗蔼不止,灌浆后缝面干爽,堵漏效果显着.d.从检查孔压水试验资料看出,进水量大大小于灌浆前的压水试验进水量;透水率在00.74Lu之间,明显小于灌浆前的透水率,且符台防渗设计标准.△[作者简介]陈三湘,男,监理工程师崔在旭,男,技术员,监理员(上接第44页)方法,是采用经验相关与成因推理相结合的途径4.1设计洪峰流■公式Q=0.278ip’F【11Ji=(12)77:fl’1(13),J式中Q——设计洪峰流量,m3/s;设计洪峰径流系数;ie——相当于汇流时间的设计面暴雨强度,mm/h;F——集水面积,kmz;广一定频率下T历时的设计面雨量.nun;r——汇流历时.h;L——河流长度.km;J——河道平均坡度,%.;X,卜一地区汇流参数.4.2设计洪■公式=01a’’F(14J式中n——洪量径流系数4.3设计洪水过程采用概化三角形和流域形状系数法推求过程.前锋用概化三角形法,主峰用形状系数法.计算形状系数公式:东部地区:7=l15)西部地区:=(J6)式中w”——最大24h设计洪水总量,:—48..Q——设计洪峰流量,m’/s5设计洪水的检查与验证收集了大量集水面积在2000km以下.有水文资料的站(库)点的设计洪水对本成果进行了较全面检查与验证:a.运用1995年实际出现的特大暴雨洪水资料,验证辽宁省的产汇流模型精度.大伙房水库:实测径流深2832mm, 本方法推求的径流深为2643mm,误差6.7%;柴河水库:实测径流深247.2mm,本方法推求的径流深250.9mm,误差1.5%;清河水库:实测径流深2466tam,本方法推求的径流深246.7mm.误差0;东洲站:实测径流深405.7mm,本方法推求的径流深382.0mm,误差5.8%;太东山堡站:宴测径流深392.2mm.本方法推求的径流深388.1mm.误差1.0%b.收集设计院作的11个站(库)点的洪峰频率计算设计成果,与车方法计算的结果相对照,误差均在允许范围之内.收集1985年的观音阉水库和1996年的白石水库的初设以及三查三定时的”水库特性汇总成果,结台豇河规划的有关设计材料,从中选择具有水文资料的48个站(库)点,与已有成果进行比较,其检验的精度为:东部鸭绿江流域:洪峰平均误差8.9%,洪量平均误差6.3%;中部辽,浑,太丑东南沿海:洪峰平均误差8.0%,洪量平均误差8.7%;西部大小凌河及饶阳河流域:洪峰平均误差7.5%,洪峰平均误差7.8%6结语《辽宁省中小河流(无资料地区)设计暴雨洪水计算方法》在分析暴雨资料的基础上,编制出各种历时暴雨参数等值线图,时面深关系和设计雨型;增加了超短历时(最大10rain)暴雨等值线图丑10—60rain的暴雨衰减指数等参数,为超小流域设计暴雨提供了科学依据.盛。
地区综合法确定无资料地区小流域洪水流量设计
地区综合法确定无资料地区小流域洪水流量设计孙殿晖; 祈金峰; 高树天【期刊名称】《《吉林农业C版》》【年(卷),期】2010(000)006【总页数】3页(P192-194)【关键词】水文计算; 小流域; 白塔堡河; 无资料地区【作者】孙殿晖; 祈金峰; 高树天【作者单位】沈阳蒲河新城水务局; 沈阳蒲河新城管委会辽宁沈阳 110164; 沈阳水利建筑勘测设计院辽宁沈阳 110015【正文语种】中文【中图分类】TV122+.50 引言在我国社会主义建设中，为了在小流域上修建农田灌溉排水措施、公路和铁路的桥涵建筑、城市和工矿地区的防洪工程，都必须进行设计洪水计算。
因此，小流域设计洪水计算在工农业生产中有着重要的意义。
小流域设计洪水的计算方法有很多，可以由流量资料推求设计洪水，也可以由暴雨资料推求设计洪水，但在小流域中很少设有水文观测站，往往缺乏实测的流量资料或暴雨洪水系列资料，因此常采用经验公式法、推理公式法、地区综合法、综合经验单位线法以及水文模型法等方法计算小流域的设计洪水。
本文采用经验公式法和地区综合法计算白塔堡河的设计洪水，地区综合法就是采用相邻地区的实测及调查资料来确定各小流域的洪峰流量模数及其它统计参数，计算各小流域设计洪峰流量。
1 流域概况白塔堡河位于浑河的左侧，是浑河的I级支流，该河发源于东陵区李相镇老塘峪村，流经李相、深井子、南塔、浑南新区、白塔、浑河民族开发区等六个乡镇(街区)，于曹仲屯汇入浑河。
流域面积182km2，河流总长48.45km，其中河流上游段为低山丘陵区，长29.4km，河道比降1.1‰。
老塘峪至浑南新区教场桥之间为低山丘陵区，其下为平原区。
该河中上游河道曲折，属宽浅式河床，中下游比较顺直，属窄深式河床。
白塔堡河属季节性河流，平时无水或水量很小，汛期发生洪水时洪峰流量很大，极易造成洪水灾害。
2 计算步骤白塔堡河没有水文观测站，其上游段的地貌特征与满堂河相似，满堂河上建有东陵水文站，本次水文计算采用东陵站21年降雨资料和《辽宁省中小河流（无资料地区）设计暴雨洪水计算方法》的理论分析方法，计算白塔堡河的设计洪水。
基于GIS的辽宁地区积涝预报方法研究
收稿日期:2005-12-22;修订日期:2006-01-06。
基金项目:辽宁省气象台2005年业务开发基金资助。
作者简介:陆忠艳,1977年生,女,硕士,从事中期天气预报工作,E 2mail :luzhongyan 1025@ 。
基于GIS 的辽宁地区积涝预报方法研究陆忠艳1 王扬锋2 陈艳英3(11辽宁省气象台,沈阳 110016;21中国气象局沈阳大气环境研究所,沈阳 110016;31重庆市气象局城市研究中心,重庆 401147) 摘 要 根据辽宁多年平均降水量和径流量资料,应用距离权重反比插值法实现了降水的空间扩展;以扩展后的降水资料为基础,利用SCS 水文模型建立了辽宁积涝预警系统,并在2005年8月一次强降水过程中进行了应用。
结果表明:积涝预警系统能很好地模拟由于强降水而造成的积涝情况,模拟的积水范围和深度与实况基本吻合。
关键词 GIS ;降水;插值;积涝预报 自然灾害在我国发生非常频繁,其中由于强降水而造成的积涝尤为严重。
近十几年来,自然资源的开发利用不断扩大,国民经济建设飞速发展,积涝出现的频率及其造成的损失也不断地增加,因此,快速、准确、科学地模拟、预测积涝的淹没范围及深度,对防洪减灾具有重要意义。
特别是对于一些重点防洪城市和行蓄洪区,如果能够预测积涝的淹没范围和水深的分布情况,对于预先转移受灾区的生命财产,减少各种损失具有非常重要的应用价值,而且对于洪水造成的灾害损失进行评估也是非常有用的。
本文应用地理信息系统技术(G eographic Information Systems ,简称GIS ),根据水平衡原理建立了由于强降水而造成积涝的气象预警系统。
为市政规划部门在规划辽宁地区排水系统时提供气象依据,以便提供更好、更多的防灾减灾服务。
1 辽宁降水的空间扩展111 空间要素的插值方法大量研究表明:受经度、纬度、坡度、坡向、海拔高度等影响,局地降水存在巨大差异,进一步导致地表径流等要素的复杂分布。
辽宁省中小流域暴雨洪水特性分析
30 min、60 min、1 h、3 h、6 h、12 h、24 h、3 d 时段最
有足够代表性的水文分区相关指标数据资料。对
大雨量。
各项指标的空间分布特征进行分析，划分一级区
2.2.2 年内分布特征分析
辽宁省水文区；其次，在初步划定下垫面条件相似
依据上述 162 场次暴雨，建立数据集，统计各
基础上，在各流域选择水文代表站，根据各水文站
2.3.2 规律分析方法
1）采用洪水过程时段法，统计各代表站场次
分析各时段（10 min、30 min、60 min、1 h、3 h、
洪水 3 个特征段历时时空分布特性。
6 h、12 h、24 h、3 d）暴雨最大值发生地点和时间，见
2）按照中等流域及小流域分别对各场洪水 3
表 4。可知：各时段暴雨极值多出现在辽宁省东部
一是暴雨中心站场次暴雨量大于 200 mm、连续停
雨间隔不超过 6 h 的场次暴雨；二是覆盖范围应与
暴雨中心站场次暴雨历时同步、且雨量大于 30 mm
周边雨量站所包括范围。共挑选 162 场暴雨。
时 段 最 大 雨 量 ：统 计 各 雨 量 站 历 年 10 min、
貌、植被、土壤等能够充分反映区域水文规律、具
异。为了解掌握中小流域暴雨特性，按照不同水
文，不同流域面积分别分析各水文分区中等流域、
小流域暴雨洪水成因、时空特征及规律，为辽宁省
中小流域暴雨洪水设计及防治暴雨洪水灾害提供
技术支撑。
2 暴雨洪水特性分析
2.1 水文分区
文中收集、整理辽宁省水文、气象、地质、地
［文献标识码］B
南季风环流、东南季风环流及两支季风环流的汇
表 1 各月份不同量级暴雨分布（次）
中小河流河道治理工程设争洪峰流量计算方法的分析
３ ６・
水利技术监督
２ ０ １ ４年第 ２ 期
处 有 复兴 堡水 文站 ，细 河 中上游 有海 州 水文 站 。复 兴 堡 水文 站位 于细 河入 大 凌河 口处 ，建于 １ ９ ４ ０年 ， 控 制 流域 面 积 ２ ９ ３ ２ ｋ ｍ ；海 州水 文站 位 于细 河 中上
辽宁省的中小河流一般缺乏实测的水文资料 ， 即使存在水文测站，站点不仅稀少，而且观测方法
也 比较简 陋 ，资料 的可 靠性 、一 致性 、代 表性 相对
的中水期 ， 降雨年内分配不均， 降水多集中在 ７ 、 ８ 、 ９三 个月 ， 占全 年 降水 总量 的 ６ ０ ％ 以上 。大 暴 雨持
设 计 洪水 （ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｆ ｌ ｏ ｏ ｄ ） 是 指 水利 水 电工 程 规 划 、设计 中所 指定 的各 种设 计标 准 的洪水 。设计 洪 水包 括 设计洪 峰 流量 、不 同时段 设计洪 量及 设计 洪 水过 程线 三个 要 素 。洪 峰流 量 （ ｐ ｅ ａ ｋ ｄ ｉ ｓ ｃ ｈ ａ ｒ ｇ ｅ ） 是 指一 次洪 水过 程 中 ， 测站 测流 断面 上 的最大 流量 “ 。 中小河流 设计 洪水 的计 算方 法很 多 ，可 以由流 量 资料推 求 设计 洪水 ，也可 以 由暴 雨 资料推 求 设计 洪水 。但在 小 流域 中很 少设 有水 文站 ，项 目区往 往 缺 乏 实测 的流 量 资料或 暴 雨洪水 系 列资料 ，因此 常 采 用 经验 公式 法 、推理 公式 法 、地 区综合 法 、综 合 经验 单 位 线 法 以及 水 文 模 型 法 等 计 算 小 流 域 的 设 计 洪 水 。
１ 阜新市汤头河河道治理工程设计洪水推求
１ ． １流域 简介 汤头 河为 辽 宁省大 凌河 水系 细河 的一 级支 流 ， 位于 伊 吗 图河 与清 河之 间 。发源 于 阜蒙县 紫 都 台乡 境 内的 帽子 山 （ 海拔 ６ ５ ０ ｍ ）北 坡双 庙子 村 ，于清河 门区乌龙 坝镇 蒲草 泡村 南汇 入细 河 。主要 支流 有汤
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
辽宁省无资料地区设计暴雨洪水计算方法的研究辽宁省无资料地区设~1-暴雨洪水~1-算75-法的研究唐继业吴俊秀单丽(辽宁省水文水资源勘测局)江秋兰(辽宁省水文水资源勘测局抚顺分局116000)【摘要】本文针对辽宁省水工程设计中的实际情况,在认真总结经验的基础上,对流域特大暴雨重现期进行了探讨;根据不同地区的产流特点,提出了分层扣损的饱卸产漉及非饱和流模型;建立了辽宁中部平厚区的三水”转亿摸型;提出了综台经验单位线转换为瞬时单位线的流计算方法;在小流域设计洪永计算上,建立了推理公式辽宁击和概化过程发法.形成一垂适合辽宁特点的无资料地区设计暴雨洪水计算方法.【关键词】重现期模型单位巍无资料地区暴雨洪水计算问题,一直是国内外水学科专家学者在不断探索和研究的课题.《辽宁省中小河流(无资料地区)设计暴雨洪水计算方法》一书经过3年的工作编制完成.该书通过对大量水文气象资料分析.全面阐述了辽宁省暴雨,洪水时空变化规律,探人分析了暴雨洪水相关参数,提供出设计洪水计算的新理论,新方法和一系列新图件基础资料详实可靠,计算方法先进,综合成果符合部颁档计洪水计算规范》要求.l基本资料与系列代表性分析1.1基本资料车成果分析暴雨资料的选用时段为最大10rain,Ih,6h,24h,3d等5个时段.资料系列取自有资料以来截止到1995 年,选用站数达306站,年限在25～9O年之间,共有12857 站年.系列最长的站是沈阳,大连,营口,均为91年,起讫时间为1905—1995年.1.2亲列代表性分析首先从定性上开始,绘制各次实测大暴雨等值线图,了解气象成因与天气系统组合;绘制3d,24h暴雨各站历年实测最高记录图;综合各次大暴雨等值线图,将历次笼罩范围用不同颜色标在一张图上;综合各河洪水调查成果,绘制历史大洪水笼罩范围用不同颜色标在一张图上;通过绘制长系列站正倒累进均值,,∑(k一1)等分析图,识别丰枯水的交替变化规律,判别代表性较好的时段和站别.在此基础上,又做了定量分析:长短系列对比分析,典型站改正以及暴雨重现期怙算.1.3暴雨重现期估算此方法基本假定:雨洪长系列中特大,次大的个数是相应的;中小流域特大雨洪同次出现的机率基本一致;气候地形一致区的暴雨可以移置.基于以上假定后基本做法为:选取某测站以上流域内有特大暴雨和相应洪水的年份,根据洪水调查和历史文献的考证,先确定洪水的重现期,再作流域内均匀雨量点不考虑重现期的点雨量理论频率计算,求出各雨量点的均值及cv值的流域平均值.又在流域平均附近,假设一组cv值,在频率格纸上点绘K一N线,用各点求出的K值.在图上查出不同cv值相应该次暴雨各点值的重现期jv,将各个值相应的重现期相加求算术平均值,取与同攻洪水重现期相等或接近的值,则流域内暴雨中心点雨量的重现期即为所求.2产流计算方法在总结经验的基础上,应用填洼,下渗和水动力学原理,分析全省东部湿润或半湿润,西部干旱或半干旱和中部平原区的产流特点,提出适应不同地区的产流模型.2.1东部,北部饱和产流模型辽宁省东部,北部地区属于湿润或半湿润地区,特别是东部地区年降水量较大,植被好,土壤覆盖层的下渗能力较大,在流域内的大部分土地上,当土壤缺水量尚未满足时,所有降雨都被土壤所吸收,不宜超渗产流.这部分地区采用饱和产流模型,即辽宁饱和产流数学模型.蓄水容量曲线采用指数曲线型,产流面积公式为:Fotz.0=l—e一(1),式中——产流面积,k;F——流域面积.k;P_—一降雨量,mln;._一流域特征参数.产流计算公式为:,1,R=P—1一D}(1一e){2),口,式中R——径流量,rain;o——流域韧始蓄水量,mm.根据已有资料,优选出参数.蒸发采用双层扣损法.2.2西部非饱和产流模型辽宁省西部为干旱半干早地区,年降水量偏少,土壤下.,43..渗能力较差,降雨后产流与否与流域包气带缺水量无关.主要取决于雨强与下渗率的关系.根据霍顿下渗公式及其物理意义,结合分析该地区的产流特点,模拟出非饱和产流模型: 下渗率在流域上分布是不均匀的,可用指数曲线来模拟下渗率在流域空间分布特征,产流面积公式为:=l—e(3),式中b——流域参数,它反映流域下渗率的分配特征;产一下渗率,mm/h.时段径流深计算公式为:一R=AP—f(1一亨)zit(4)f一=f—t+f—z=()(,m—P+【一()㈤式中A一时段降雨量,mm;,——时段平均下渗率,mm/h;i——时段平均雨强.mm/h;L——流域最大蓄水量,mm;P.——蓄水量,mm.设计情况下,辽宁经过分析采用P.t=20ram,P.T=40111/33经验数据;,——稳定下渗率,mm/h.根据已知资料.优选出参数2.3中部平原区”三水”转化产漉模型辽宁省中部平原区是辽宁省心脏地区.该地区地势平坦,浅层土壤由亚沙土和亚粘土组成,土壤人渗能力较强,地表径流较小.地下水开采较频繁,地下水运动以垂直交换为主,水平运动微弱.该地区设有台安实验站,主要对天然流域和潜水动态进行实验研究,从平原区”三水转化的物理概念和转化规律出发,针对辽宁省平原区水资源特点,在实验研究的基础上,研制了适应于该区的”三水转化模型.这一模型将包气带土壤计算层分为上下两层,两层各有土壤张力水的蓄水容量(田问持水量)WUM,fiLM作为各自土壤含水量WUWL的上限.当流域的降水量到达地面,使上层土壤蓄满并满足蒸发后,剩余的降水量RC补给下层,它使下层土壤蓄满井满足土壤蒸发后剩余的水量RT,称为总产水量.总产水量RT经过地下水库的调节,超出包气带重力水的蓄水能力的水量称为地表径流量,所剩余的水量RG(RG=RT—RS)为降雨人渗补给量.231甚产水量r的计算根据蓄满产流原理,流域的总产水量与土壤张力水的蓄水容量分布有关,流域蓄水容量分布可用指数型曲线描述, 其产流面积公式为公式(1),总产水量公式为公式(2)2.32地表径流量酌计算平原地区由于地势平坦,坡度小,河槽切割鞍浅,用上述计算公式所计算的总产水量不能全部流出,而是通过包气带重力水窖蓄人渗补蛤地下水库调节.水库的库容随地下水的埋深而定,地表径流量与水库容量有关.由于流域各点的重力水蓄水容量不同,可用抛物线型曲线来描述流域重力水容量分布特征,其产流面积公式为:44.=Fo=1一(1一而VM)(6)式中吼f——流域平均最大重力水容量(吼f=iooov2.u, 其中zⅣ为潜水极限埋深,m:为给水度);一最大点重力水容量.mm;一经验参数.地表径流计算公式为:RS一(Ⅲ+Ⅲ(』一气)”‘㈩地下径流计算公式为:RG=RT—RS(8)式中——初始重力水容量,inla3;co——相应的最大点重力水容量.roll|.3汇流计算方法在对辽宁省气候和自然地理条件分析的基础上,采用了综台经验单位线法进行汇流计算,即分析单位时段内由单位深度(10mm)的平均分布净雨量所产生的地面过程线(单位线).在此基础上对单位线的要素(洪峰流量,上涨历时)应用地区综台的方法与流域特征(流域面积,河长,比降)建立相关关系,求得经验公式.再借助瞬时单位线的理论公式,通过一定形式的转换,利用S(z)曲线求出任意时段的单位线.3.1流域特性分析与经验公式在单位线形成过程中,流域自然地理因素影响有两千方面:一十是水文地质,植被覆盖;另一个是流域几何特征,在进行水文分区综台时,前一个因素可直接反映在经验公式系数里,而后一个因素正式向无资料地区外延的参数,直接和单位线峰值,上涨历时相关.在建立相关线时,根据每个几何特征的影响程度,经过优选,找出单位线峰值q与』”.,..F关系较密切(为流域面积,k;f=F/为流域形状系数;J为河道平均坡度,‰;L为河长,km);单位线上涨历时h与J关系较密切.(1)综台经验单位线洪峰q公式(△t=lh单位线峰值):q=DM(9)式中M=J.一一,;Dg分别为相关线的截矩和斜率,各个水文分区取不同的值.(2)综台经验单位线上涨历时z公式:z:A’G(10)式中G=—=;A,b分别为相关线的截矩与斜率,各个水√J文分区取不同的值.3.2综台经验单位线转换为瞬时单位线目前汇流计算大部分采用纳希(J.ENash)的瞬时单位线法,此方法的难点在于参数n,K的推求.我们趋向于摆脱纳希的求矩法,避免参数难以综台的缺点先按综合经验单位线法确定其峰值和上涨历时,通过一系列的变换,求得参数n,K和瞬时单位线,再通过s(I)曲线转换为任意时段的单位线4小流域(小于300km?】设计洪水计算方法集水面积小于300km的设计洪水计算(下转第48页)表5溢流堰面灌浆前压水试验成果表\Ⅸ间()0～0.1O1—30满泵送水项目,\抬不起压力段旋95l9频率(%)27.2l5.26累计(%)272424lG0表6检查孔透水率分布范围统计03一l0l5监理棱准其单元工程合格率100%.17个单元工程被评为优良,2个单元被评为台格,优良率895%,分部工程台格率l呻%.优良率100%.7防渗标准值之探讨两年来的灌浆工程实践,发现设计防渗标准偏低,10Lu的数值过大,不适台作为化学灌浆的防渗标准.例如:15?坝段(0+3185)检查孔压水试验吸水量为10L,流量044L/rain,透水率为074Lu,虽然小于1.0Lu的防渗标准.但数值偏大:经监理决定对此检查孔进行灌浆试验,结果灌进约lL浆液,其原目标孔灌进3.3Lc这说明水泥灌浆压水试验其透水率的台格标准不适台化学灌浆.根据对检查孔透水率分布范围的统计(见表6)可以看出检查孔透水率吕荣值小于0.01Lu的孔数有45孔,占总检查孔孔数的71%.小于0.1Lu值的有55孔,占总检查孔孔数的87%.小于03Lu值的有58孔,占总检查孔孔数的92%.实践证明化学灌浆压水试验透水率的肪渗标准应选择0.1—0.3Lu为宜.8效果评价日.灌浆封闭区域灌浆效果良好.h灌浆前压水试验进水量尢的孔及缝眯灌人的浆液都较多.c.从溢流面和观测廊道灌浆前后的外观查看,灌浆前渗蔼不止,灌浆后缝面干爽,堵漏效果显着.d.从检查孔压水试验资料看出,进水量大大小于灌浆前的压水试验进水量;透水率在00.74Lu之间,明显小于灌浆前的透水率,且符台防渗设计标准.△[作者简介]陈三湘,男,监理工程师崔在旭,男,技术员,监理员(上接第44页)方法,是采用经验相关与成因推理相结合的途径4.1设计洪峰流■公式Q=0.278ip’F【11Ji=(12)77:fl’1(13),J式中Q——设计洪峰流量,m3/s;设计洪峰径流系数;ie——相当于汇流时间的设计面暴雨强度,mm/h;F——集水面积,kmz;广一定频率下T历时的设计面雨量.nun;r——汇流历时.h;L——河流长度.km;J——河道平均坡度,%.;X,卜一地区汇流参数.4.2设计洪■公式=01a’’F(14J式中n——洪量径流系数4.3设计洪水过程采用概化三角形和流域形状系数法推求过程.前锋用概化三角形法,主峰用形状系数法.计算形状系数公式:东部地区:7=l15)西部地区:=(J6)式中w”——最大24h设计洪水总量,:—48..Q——设计洪峰流量,m’/s5设计洪水的检查与验证收集了大量集水面积在2000km以下.有水文资料的站(库)点的设计洪水对本成果进行了较全面检查与验证:a.运用1995年实际出现的特大暴雨洪水资料,验证辽宁省的产汇流模型精度.大伙房水库:实测径流深2832mm, 本方法推求的径流深为2643mm,误差6.7%;柴河水库:实测径流深247.2mm,本方法推求的径流深250.9mm,误差1.5%;清河水库:实测径流深2466tam,本方法推求的径流深246.7mm.误差0;东洲站:实测径流深405.7mm,本方法推求的径流深382.0mm,误差5.8%;太东山堡站:宴测径流深392.2mm.本方法推求的径流深388.1mm.误差1.0%b.收集设计院作的11个站(库)点的洪峰频率计算设计成果,与车方法计算的结果相对照,误差均在允许范围之内.收集1985年的观音阉水库和1996年的白石水库的初设以及三查三定时的”水库特性汇总成果,结台豇河规划的有关设计材料,从中选择具有水文资料的48个站(库)点,与已有成果进行比较,其检验的精度为:东部鸭绿江流域:洪峰平均误差8.9%,洪量平均误差6.3%;中部辽,浑,太丑东南沿海:洪峰平均误差8.0%,洪量平均误差8.7%;西部大小凌河及饶阳河流域:洪峰平均误差7.5%,洪峰平均误差7.8%6结语《辽宁省中小河流(无资料地区)设计暴雨洪水计算方法》在分析暴雨资料的基础上,编制出各种历时暴雨参数等值线图,时面深关系和设计雨型;增加了超短历时(最大10rain)暴雨等值线图丑10—60rain的暴雨衰减指数等参数,为超小流域设计暴雨提供了科学依据.盛。