长春市中小型水库设计洪水计算方法
某小一型水库设计洪水分析计算
某小一型水库设计洪水分析计算发布时间：2023-02-20T08:37:46.060Z 来源：《新型城镇化》2022年24期作者：叶凤艳[导读] 当流域内缺乏实测水文资料和相关的水文成果是，可以结合邻近地区的雨量站实测数据，结合本流域的暴雨洪水特性，采用“暴雨洪水法”，推求水库的设计设计洪水及其过程线。
分析结果表明，某小一型水库坝址处300年一遇设计洪峰流量为48.88m3/s；30年一遇设计洪峰流量为31.97m3/s；5年一遇设计洪峰流量为17.62m3/s。
云南省设计院集团有限公司云南昆明 650118摘要：当流域内缺乏实测水文资料和相关的水文成果是，可以结合邻近地区的雨量站实测数据，结合本流域的暴雨洪水特性，采用“暴雨洪水法”，推求水库的设计设计洪水及其过程线。
分析结果表明，某小一型水库坝址处300年一遇设计洪峰流量为48.88m3/s；30年一遇设计洪峰流量为31.97m3/s；5年一遇设计洪峰流量为17.62m3/s。
关键词：暴雨洪水；设计洪水；小一型水库设计洪水是指符合工程设计中防洪标准要求的洪水，当地可能出现的洪水。
水库设计洪水分析是水库规划和工程设计的重要内容，对水库的工程规模具有决定性意义。
设计洪水三要素为设计洪峰流量、设计洪亮和设计洪水工程线。
目前常用的方法有：直接法和间接法、地区综合法等，本文以间接法推求某小一型水库设计洪水，为确立水库工程规模等提供支撑依据。
1 流域概况某小一型水库位于江西省丰城市白土镇杨坊村委会杨坊村，与丰城市城区相隔大约28km，距离白土镇5km，坝址以上控制的流域集水面积为2.42km2，主河长为1.4km，主河纵比降为7.76%。
水库周围自然环境良好，下垫面条件优越。
流域区地势低，属于低山丘陵区，山峦叠翠。
植被破坏率低，森林的覆盖率高达80%左右，河床中泥沙淤积量少，多为卵石或者卵石夹砂。
该水利工程开发运行的只要目的就是解决下游丘陵、平原区的灌溉用水问题，同时为减轻下游的水旱灾害提供条件，为水库去居民提供水产养殖等提供便利，其是一座以灌溉为主，兼防洪和养殖等的综合型利用水库。
基于DEM的山区小型水库设计洪水计算方法及应用
（ １ ） 计算 基本 公式
Ｑ … ＝ｏ ． ２ ７ ８ Ｆ
庙 源 溪 无 资 料 小 流 域 的 流 域 特 征 值 与 水 文 统 计 参数 。
姜 彪 ，李 成振 ，丁 曼
（ １ ．中水 东 北 勘 测 设 计 研 究 有 限 责 任 公 司 ，吉 林 长 春 １ ３ ０ ０ ２ １ ；２ ．吉林 省 水 利 水 电 勘 测 设 计 研 究 院 ，吉 林 长 春 １ ３ ０ ０ ２ １ ）
摘 要 ：山 区 小 型 水 库 一般 缺 乏 实 测 洪 水 与 流域 特 征 值 资 料 ，在 进 行 除 险加 固等 工 程 设 计 中 ，洪 水 计 算 是 设 计 工 作 的 重要 环 节 。 文 中介 绍 了基 于 Ｄ Ｅ Ｍ 的 山 区 小型 水 库 洪水 计 算 方 法 并进 行 了应 用 ，该 方 法 可 以 利 用 下 载 的 Ｄ Ｅ Ｍ 数 据 与 水 库 坝 址 位 置 坐 标 资料 ，在 Ｇ Ｉ Ｓ平 台 下 生成 Ｓ ＷＡ Ｔ流 域 模 型 ，对 水 库 坝 址 以上 流 域 进 行 子 流 域 划 分 ，提 取 和 分析 设 计 洪峰 流 量 计 算 所 需要 的 流 域 特征 值 ，然后 采 用 罗氏 法 与 水 科 所 法 两种 方 法 进 行 对 比计 算 ，得 出水 库 坝 址
年代 ，水 库集 水 面积小 ，上 游无 人库 洪 水 等水 文观 测 资料 。在进 行小 型水 库 除险加 固时 ，对水 库 坝址 洪 水 的计 算 与复 核成 为设计 工作 中的重 点 。文 中将 Ｄ Ｅ Ｍ数据与 Ｇ Ｉ Ｓ技 术 应 用 于 无 资料 地 区洪 水 计 算 中 ，介 绍 了基 于 Ｄ Ｅ Ｍ 的 山 区小 型 水 库设 计 洪水 计 算 方法 ，并 以吉 林 省 舒 兰 市某 小 （ ２ ） 型水库为例 ，
中小流域设计洪水计算方法
c、a、β、n-经验参数，其中十年一遇制采用已有值外延求得。
2.3推理公式法推求设计洪水
推理公式法是由暴雨资料推求小流域设计洪水的一种简化的方法。
这种方法已有一百多年的历史，推理公式的形式也是多种多样的，我们采用的是水利部门应用的公式。
采用实测暴雨洪水资料分析总结的产、汇流规律，分析、确定计算参数，进行产、汇流计算，推求设计洪峰流量。
流域上各点所形成的净雨，距离出口断面远近不同，加上坡面与河槽的调蓄作用，净雨点汇集到流域出口的速度和时间也都不一样。
2.4小流域设计暴雨的计算
因小流域绝大多数都缺乏实测水文实测资料，所以设计暴雨的推求，一般有以下几个步骤：
一是根据水文图集中绘制的暴雨参数等值线，查出统计历时的流域设计雨量；二是将统计历时的设计雨量，通过暴雨公式转化为任意历时的设计暴雨量；三是按分区，概化雨型或移用的暴雨典型同频率控制放大，求得设计暴雨过程。
2.5统计历时的设计暴雨计算
根据水文图集便可由设计流域中心点的位置查出那里的任意统计历时暴雨均值，进而求得该统计历时的设计频率的雨量。
2.6用暴雨公式计算任意历时的设计雨量
大量资料的统计成果表明，暴雨强度和暴雨历时的关系可以用指数方程来表示，它反映一定频率情况下所取历时的平均降雨强度t，p与t的关系，称为短历时暴雨公式。
暴雨公式最常见的形式为：。
全省小型水库设计洪水位查算 方法
xx省小（2）型病险水库应急除险定型设计设计洪水位查算方法（参考）由于本次应急处理的小（2）型病险水库数量众多，按照常规设计步骤难已在短时期内完成除险设计。
根据xx省小（2）型水库的特点：水库集水面积较小一般为1～5 km2，且水库及附近流域没有水文资料，水库设计洪水一般采用《xx 省暴雨洪水查算手册》规定方法进行计算。
为便于各地有关单位对小（2）型水库应急除险设计，特编制xx省小（2）型水库设计水位查算图，供有关单位对小（2）型水库进行除险加固设计参考应用。
1 水库设计洪水位计算原理水库设计、校核洪水位是水库工程一个重要的特征参数，是水库大坝坝顶高程设计的重要依据。
水库设计、校核洪水位的确定，一般根据水库的规模、坝型，按照SL 252-2000《水利水电工程等级划分及洪水标准》，确定其设计洪水、校核洪水标准，然后根据水文资料条件，选用一种或多种计算方法，求得水库设计、校核洪水过程线，而后根据水库高程～容积曲线、水库水位泄流曲线，进行洪水调节计算，求得水库设计、校核频率下的最高调洪水位，即为水库设计、校核洪水位。
2 本次小（2）型水库设计洪水位查算图编制方法2.1 设计洪水计算方法（1）设计暴雨根据xx省水文局2010年编制的《xx省暴雨洪水查算手册》有关附图（最大1h、最大6h、最大24h暴雨均值、Cv等值线图），将xx省归纳为赣北和赣南2个分区（详见图1），各分区时段点暴雨设计参数及设计采用成果见表2.1。
表2.1 xx省小（2）型水库分区暴雨设计参数及成果表分区名称时段点暴雨参数和设计值备注1h 6h 24h赣南区均值（mm）45 70 1101区Cv 0.4 0.45 0.4P=2%(mm) 93.6 157.5 228.8P=0.5%(mm)113.8 195.3 278.3赣北区均值（mm）45 85 1407区Cv 0.45 0.5 0.45P=2%(mm) 101.3 205.7 315.0P=0.5%(m125.5 260.1 390.6m)（2）水库坝址设计洪水计算方法根据xx省小（2）型水库集水面积较小的特点，水库坝址设计洪水采用《xx 省暴雨洪水查算手册》（以下简称《手册》）规定的推理公式方法计算。
小水库洪水核算办法
附件：省小型水库洪水核算方法〔试行〕前言《省小型水库洪水核算方法》〔试行〕是为适应新形势下小型水库除险加固需要而制定的。
本方法依据水利部《水利水电工程等级划分与洪水标准》SL252-2000、《水利水电工程设计洪水计算规》〔SL44-2006〕、《碾压式土石坝设计规》〔SL274-2001〕和《省水文图集》的有关分析成果，在原省水利局暴雨洪水组1979年6月编印的《省小型水库洪水核算方法》根底上修订完成的。
在山丘区小型水库防洪平安复核、控制运用、加固设计等工作中应以本方法为主，其它各法可作验证参考。
本方法提供了洪峰流量、洪水总量以与调洪演算方法，适用我省流域面积在1到30平方千米的小型水库保平安洪水核算使用。
对有闸控制或流域面积大于30平方千米的小型水库，应使用《省大、中型水库防洪平安复核洪水计算方法》进展核算，设计洪水流量过程应采用瞬时单位线法，其中流域面积小于50平方千米的水库时段长建议取0.5小时，瞬时单位线参数M1与0.5小时单位线关系表可参考《省水文图集》。
流域面积小于1平方千米的小〔2〕型水库，应按本方法计算的洪峰、洪量分别加大10%后，再进展调洪。
请各单位在使用过程中注意结合实际, 与时总结经历,如有问题请函告省水利厅。
1小型水库设计洪水标准小型水库设计洪水标准，按照水利部《水利水电工程等级划分与洪水标准》(SL252-2000)选取。
小型水库永久性水工建筑物的洪水标准，应按山区、丘陵区或平原、滨海区分别确定。
山区、丘陵区永久性水工建筑物洪水标准[重现期〔年〕]按表1选用。
平原、滨海区永久性水工建筑物洪水标准[重现期〔年〕]按表2选用。
当山区、丘陵区的小型水库坝上下于15m，上下游最大水头差小于10m时，且失事后对下游防洪影响不大时，其洪水标准宜按平原、滨海区标准确定；当平原、滨海区的小型水库坝高高于15m，且上下游最大水头差大于10m时，其洪水标准宜按山区、丘陵区标准确定。
小〔1〕型、小〔2〕型水库的消能防冲建筑物洪水重现期分别取20年、10年。
水库洪水计算
4.43 0.96
3.47
9
4.90 1.43 3.47
21
4.43 0.96
3.47
（3）①计算汇流参数m值
F=
1.5 km2
L=
1.62 km
J=
124.36 0‰
θ =L/J^(1/3 )*F^(1/4) m=0.063* θ^0.384
0.293 <1.5 0.039
（4）计算地表洪峰流量
20
5.70 1.34
4.36
9
6.30 1.94 4.36
21
5.70 1.34
4.36
5
2.33 0.00 2.30
17
11.00 7.53
3.47
6
2.33 0.00 2.30
18
11.00 7.53
3.47
7
4.90 1.43 3.47
19
4.43 0.96
3.47
8
4.90 1.43 3.47
5.95
2
3.00 0.00 3.00
14
26.50 22.14
4.36
156.00 150.05
5.95
3
3.00 0.00 3.00
15
109.00 104.64
4.36
p=10%分割地表,地下净流
时段
1
雨量
2.33
地表
0.00
地下
2.30
时段
13
雨量 地表
19.50 16.03
地下
3.47
2
2.33 0.00 2.30
H1（最大 1小时点 雨量均 值）
CV1(最大1小 时点雨量变 差系数)
小流域设计洪水计算(主讲推理公式法)
Qm——待求最大流量（m3/s）；
m——汇流参数； J——流域平均纵比降；
σ、λ ——反映沿流程水力特性的经验指数。对于一般 山区河道采用σ=1/3，λ=1/4。
WUHEE
将σ=1/3，λ=1/4代入（8-12）式得：
0.278
L 1/ 4 m J1/ 3Qm
将上式代入 Qm 0.278
Qm,p=C p· Fn
式中，Cp——随频率变化的综合系数；n ——经验指数；各省、 市水文手册中可查。
WUHEE
例如湖南、江西的Cp、n值表
WUHEE
二、多因素公式
Qm, p Ch24 , p F n Qm, p Ch24 , p f F
n
n Qm, p Ch24 J f F ,p
第八章
8.1 8.2 8.3 8.4 8.5
小流域设计洪水计算
概述 小流域设计暴雨计算 设计洪峰流量的推理公式 计算洪峰流量的地区经验公式 设计洪水过程线的推求
WUHEE
8.1
概述
一、小流域设计洪水特点 1. 缺少实测资料(流量和暴雨资料)。
中、小型水库，涵洞，城市和工矿区的防洪工程
a、由实测暴雨资料分析得到; b、从水文手册中的n值分区图上查取。 （2）Sp的计算 t· it,P=Pt,p=Sp· t1-n
a、地区水文手册中的Sp等值线图插取; b、由式（8-2）知：Sp=Pt,p· tn-1 ∵ P24,p已知（t=24h） ∴ Sp=P24,p· 24n2 -1
WUHEE
概化过程线法 概化线型有三角形、五边形和综合概化过程线等形式。 一、三角形概化设计洪水过程线 已知:设计洪峰流量Qm,p；P24,p
全省小型水库设计洪水位查算方法
全省小型水库设计洪水位查算方法xx省小（2）型病险水库应急除险定型设计设计洪水位查算方法（参考）由于本次应急处理的小（2）型病险水库数量众多，按照常规设计步骤难已在短时期内完成除险设计。
根据xx省小（2）型水库的特点：水库集水面积较小一般为1～5 km2，且水库及附近流域没有水文资料，水库设计洪水一般采用《xx 省暴雨洪水查算手册》规定方法进行计算。
为便于各地有关单位对小（2）型水库应急除险设计，特编制xx省小（2）型水库设计水位查算图，供有关单位对小（2）型水库进行除险加固设计参考应用。
1 水库设计洪水位计算原理水库设计、校核洪水位是水库工程一个重要的特征参数，是水库大坝坝顶高程设计的重要依据。
水库设计、校核洪水位的确定，一般根据水库的规模、坝型，按照SL 252-2000《水利水电工程等级划分及洪水标准》，确定其设计洪水、校核洪水标准，然后根据水文资料条件，选用一种或多种计算方法，求得水库设计、校核洪水过程线，而后根据水库高程～容积曲线、水库水位泄流曲线，进行洪水调节计算，求得水库设计、校核频率下的最高调洪水位，即为水库设计、校核洪水位。
2 本次小（2）型水库设计洪水位查算图编制方法2.1 设计洪水计算方法（1）设计暴雨根据xx省水文局2010年编制的《xx省暴雨洪水查算手册》有关附图（最大1h、最大6h、最大24h暴雨均值、Cv等值线图），将xx 省归纳为赣北和赣南2个分区（详见图1），各分区时段点暴雨设计参数及设计采用成果见表2.1。
表2.1 xx省小（2）型水库分区暴雨设计参数及成果表分区名称时段点暴雨参数和设计值备注1h 6h 24h赣南区均值（mm）45 70 1101区Cv 0.4 0.45 0.4P=2%(mm) 93.6 157.5 228.8P=0.5%(mm)113.8 195.3 278.3赣北区均值（mm）45 85 1407区Cv 0.45 0.5 0.45P=2%(mm) 101.3 205.7 315.0P=0.5%(m125.5 260.1 390.6m)（2）水库坝址设计洪水计算方法根据xx省小（2）型水库集水面积较小的特点，水库坝址设计洪水采用《xx 省暴雨洪水查算手册》（以下简称《手册》）规定的推理公式方法计算。
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［ 关键 词］设计 洪水 ； 算方法 ； 计 长春 市
【 中图分类号 】 Ｖ ２＋ Ｔ １２． ３
【 文献标识码 ］ Ａ 在 收 集 资料时 ， 要做 资料 的可靠性 、 致性 和代 表 需 一
性分 析 ， 可靠性 审查 的重点应 该放在测 验及整编 质量较 差 的 年份 及对 设计 成 果影 响较大 的发 生大 洪水 的那 些年 份 的 资料 ，一致 性审查 应该注 意流域 中实际情 况的变化 ， 对 修建 水工建 筑物 、 河道整 治 、 洪 、 分 溃堤 、 改道 、 口等对 洪 堵 水造成 的影响 ， 应该还原修正 ， 换算 到同一基 础上。洪 水资 料 的总 体是无 法获得 的 ， 现行样 本系列 的代 表性 只能用其
・
３ ・ ３
水 文水资 源
４ ４ ３ ３ ２ ２ ｌ １ ０
丑ｉ 喇＊班廿 ｌ ｝
东北 水利水 电
２１ ００年第 １ 期 １
５ ５ ５ ０ １ Ｏ Ｏ Ｏ ５ ５ Ｏ
通 过 ｓｔ （ 曲线转 换 得 Ａｔ ｌｈ的 无因次 时段 单位 线 ， ） ＝
［ 要 ］长春地 区小流域 实测 洪水资料 较 少。 多地 区没有 实测 洪水 资料 ， 摘 很 但是 雨量 点较 多， 分布 相对合理 ， 实际工作 中， 用两种 或者更 多方法来综合 计算结果 ， 在 采 如果 不同方 法间计算
结果差距较 大。 则取 对工程不利 的计 算结果作为设计依据 。
再 经过 单位转换得净 雨深为 １ ｍ 的时 段单位线 ， 算过 Ｏ ｍ 计
２ 计 算 设计 洪水 方 法
目前长春地区小流 域实测 洪水 资料较少 ， 多地 区没 很
有实测 洪水 资料 ， 但是 雨量点较 多 ， 布相对合 理 ， 分 针对 以
上情况 ， 一般可用 ３ 种方 法推求长春 市小流域设计洪 水 ： １选用气候 、 ） 产流下垫 面相似 、 年降 雨量分配一 致 ， 集 水面积相差不大 的有洪水资料 的流域作为参证 站。 ２ 如果区域 内或者区域附 近实 测暴雨资 料较 多 （０ ） ２年
１ 概 况
长春市位于吉 林省中 部 ，地处 松辽平原 的东部边缘 。 地理 位置为东经 １ ４ １ １７ ０ ２ ￣８～ ２ ｏ ２ ，北 纬 ４ ｏ５～４ 。５。 ３０ ５ １ 西 北与松原 市毗 邻 。 西南 和四 平市 相 连 ， 南与 吉林 市相 东 依 。东北 同黑龙 江省接 壤 。东西 长 约 ２ ７ｋ ２ ｍ，南 北宽约
它旁证 资料来进 行分 析 ， 如利用 本河流上 下游或 者邻近流 域测站 的长期水文气 象资料来检查 。
３ 计 算 过 程 举例
以计算黑顶子 水库设计 洪水为例子 ， 来说明 长春市欠 资料地 区设计洪水具体计 算过 程 ：
１ 黑顶子 水库 ）
切相关 ， 北向 东南呈递 减趋势 。多年平均 水面蒸 发量 自西
以上 ） 可以根据暴 雨资料通 过频 率计算 推求 设计暴雨 ， ， 然
工程 等级为 ３级 、 属于 中型 水库 ， 久性 水 工建 筑物级 别 永
为 ３ ， 计洪水 重现 期为 １０ ５ 年 ， 级 设 ０－ ０ 在此 取 １０ ０ 年作 为
设计洪水标准 。 ２ 资料代表性分析 ） 为 了检验 １７ － ２ ０ ９ ０ ０ ５年黑顶子水 库上游降 雨情况 统 计 参数计 算中可能 出现的抽样 误差 ， 即研 究较短 系列的频
２ ７５ｋ 全市幅 员面积 ２ ７ ｍ２市 区面 积 ４７ ９ｋ 。 １ ． ｍ， ０５ １ｋｌｌ 水量随着 地势从 ６． Ｉｒ降 ０Ｔ ， ｌ
东南 向西北逐渐 减少 。其中 多年 平均降水量最 大的是双 阳 区为 ６ １ ， 水量最小 的是农安县 为 ５０８ｍ 降水 ２． ｒ 降 ０ｍ １． ｍ。 量年 内分配 不均 ，６ ９月降 水量 占年降 水量的 ７ ．％。 － ８１ 长春市 多年平均 水面蒸发 量 ８ ２１ｒｒ， １ ． ｎｎ 蒸发的 地区分 布与 年平均 气温 的地 区分 布趋 势相 近 ， 并与 纬度 、 地势 密
在 ７ ０ ９ ０ｍ 之间 。 ０￣ ５ ｍ
黑顶子水 库位 于双 阳区城 西南 约 ２ ｍ 的黑顶 子河 ０ ｋ
上游 ，水库 设计 总库 容 １７ ０万 ｍ， １ ，水库 以上集 水 面积 ５． ｋ ， ４６ ｍ２设计保 护耕地 ０１ ．５万 ｈ ， ｍｚ根据水 利水 电枢 纽工
程分等指标 与永 久性水 工建筑物正常 运用 的洪水标 准 ， 该
３ 利用暴雨等值线 图和一些 简化公式估 算设计 洪水 ， ）
在实际工作中， 往往采用以上两种或者更多方法来综合计
算结果 ， 如果 不同方 法 间计 算结 果差 距较 大 ， 取 对工 程 则
不利的计算结果作 为设计依据 。
证站 ， 长春站年降水量模比系数差积曲线见图 １长春雨量 ，
站不 同系列统计参数 对比分析见表 １ 。
ＱＱ ！生箜 塑
［ 文章编号 ］０ ２ ６ ４ ２ １ ） —０ ３ １０ —０ ２ （０ ０ １ ０ ３—０ １ ２
奎ｊ 型 皇
水文水 资源
长春市中小型水库设计洪水计算方法
刘南烈 １王丽 萍 ２任 星红 ， ， ，
（． １ 吉林省水资源局长春分局 ， 吉林 长春 １０２ ；． ３０２ ２白山市农村水利管理分站 ， 吉林 白山 １４０ ；． ３４０ ３ 吉林省水资源局四平分局 ， 吉林 四平 １６０ ） ３００
后通过流域 的产流 、 汇流 计算 。 算 出相 应的 洪水过程 ， 计 作
为设计洪水 。
率分布 是否 接近 于总体 分布 ， 要进 行 多年系 列丰 、 周期 枯 性 变化 分析 ， 研究 其周 期变化 规律 ， 选择 黑顶 子水库 周 围 降 雨资料 系列较 长的 长春站 （ 有实 测资料 １９ 年 ） 为 参 ９７ 作