云南省某水库设计洪水分析

摘要： 本文描述了四甲河流域的洪水特性，针对无资料地区洪水计算问题，分别采用暴雨洪水法、推理公式法对某水库进行洪水分析计算，为某水库的建设提供了相关的依据。

Abstract： This paper describes the flood characteristics of Sijia river valley， according to the flood calculation problems in region without data， respectively uses storm flood method and rational formula method to carry on flood analysis， provides a relevant basis for the construction of the reservoir.

关键词： 云南省；水库设计；洪水分析

Key words： Yunnan；reservoir design；flood analysis

中图分类号：TV122.3 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）17-0090-02

1 工程概况

某水库位于四甲河上游段老谣河上，距新抚镇驻地南约9.5km处。某水库工程由大坝枢纽工程和渠道输水工程组成。枢纽工程主要建筑物有拦河坝、溢洪洞、导流输水隧洞；渠道输水工程由总干渠、东干渠、西干渠组成。

水库坝高62.8m，总库容约304.1万m3，兴利库容246.0万m3，是一座以农田灌溉为主的小（Ⅰ）型水利工程，大坝为粘土心墙石渣坝。某水库建成后，可灌溉面积1.87万亩，全部为新增灌溉面积，设计水平年2020年水库总供水量327.7万m3，其中：乡村人畜供水19.6万m3、农业灌溉供水308.2万m3。

某水库的兴建，对解决平掌村四甲河两岸耕地灌溉以及促进墨江县新抚乡农业生产的发展是十分必要的。规划兴建的某水库将会对发展四甲河流域的农业生产、促进墨江县新抚乡的经济水平提高发挥积极的作用。

2 暴雨洪水特性

四甲河流域暴雨主要受西南和东南季风环流控制，有时也受到亚热带低纬度天气系统的影响，多集中于6～9月，有明显的季节性，产生暴雨的天气系统主要有冷锋切变、冷锋低槽、低涡等。根据墨江气象站实测日暴雨资料分析，暴雨发生在5～11月，主要集中在6～9月，以8月份居多。年最大24h暴雨量在50～130mm之间。暴雨具有历时短、强度大等特点。

3 分析方法选择及参数统计分析

3.1 分析方法选择 某水库流域内无降水、流量资料，洪水推求采用暴雨洪水法和推理公式法。暴雨统计参数的获取通过两个途径完成，一个是移置途径，另一个是查图途径。

3.2 暴雨量参数统计分析 设计流域洪水由暴雨形成，地区分布和发生时间与暴雨基本一致。设计断面流域面积不大，大洪水过程呈陡涨陡落，一次洪水历时不足1天。根据四甲河流域暴雨洪水特性，结合设计流域具体情况综合考虑，某水库坝址断面设计洪水历时采用24h控制。

移置途径主要是利用邻近墨江气象站的实测暴雨资料，进行暴雨量频率分析，分析其暴雨量统计参数并移置到设计流域。统计墨江气象站历年实测年最大短历时暴雨量，进行暴雨量频率分析，以P-Ⅲ型理论频率曲线为线型，经适线确定暴雨量统计参数。墨江气象站虽与水库流域属同一暴雨气候区，但两地距离较远，高程相差太大，故移用墨江气象站的暴雨量统计参数至水库流域，根据暴雨等值线图中墨江气象站和水库处暴雨均值的变化趋势修正，Cv值则直接移用。通过修正后得到的1小时暴雨量均值为39.6mm，6小时暴雨量均值为62.3mm，24小时暴雨量均值为87.3mm。

图表途径的暴雨量统计参数采用《云南省暴雨统计参数图集》的最新版暴雨等值线图查得。查云南省最大1h、6h、24h降水量等值线图，得到水库流域重心处暴雨量统计参数见表1，频率曲线图见图1。

3.3 流域、暴雨、产汇流特征值 根据1：5万地形图量算流域特征值，某水库流域面积为5.59km2，主河道长4.36km，河道平均比降75.0‰。

由《云南省暴雨径流查算手册》查得流域产汇流等有关参数及无因次单位线。水库所在暴雨分区为第7区，产流分区为第7区，土壤前期最大含水量Wm=200mm，土壤前期含水量Wt=180mm，土壤平均入渗率fc=3.0mm/h，不平衡水量R=6mm；汇流分区为第7区，汇流系数Cm=0.20，Cn=0.80。

4 设计洪水推求

4.1 暴雨洪水法 首先，推求设计暴雨过程，由暴雨量统计参数及相关公式计算设计点暴雨量、暴雨递增指数；由暴雨特性分区、流域面积查算暴雨点面折减系数、综合雨型分配模式，推求得设计面暴雨量过程。其次，设计净雨过程推求，根据流域前期土壤最大含水量Wm、土壤前期含水量Wt、后期平均损失量fc和不平衡水量ΔR，求得初损量，首先扣除初损量，再依次平均扣除fc、ΔR，可得到设计净雨过程。最后，推求设计洪水过程，根据流域汇流系数Cm、Cn值，以及流域特征值，由相关公式计算m1、n、k值，由k、t/k查纳希瞬时单位线，推求得无因次时段单位线，与时段设计净雨过程相乘后累加，单位转换后即为地面径流过程，地面径流加上基流、潜流即得设计洪水过程。最终洪水计算成果见表2。

4.2 推理公式法 由于某水库规划断面流域均无实测暴雨及洪水资料，因此，设计洪水除用暴雨洪水法计算外，还可用推理公式法推求。

推理公式如下：Qm=0.278（■-？滋）F（1）

？子=0.278■（2）

式中：Qm――洪峰流量，m3/s；

Sp――雨力，可根据最大24小时设计暴雨量求得，mm/h；

n――暴雨参数，查水文手册获得；

？滋――损失强度，mm/h；

F――流域面积，km2；

？子――流域汇流历时；

m――汇流参数；

L――河长，km；

J――流程L的平均比降。

根据以上推理公式，即可进行迭代计算。首先，初估一个洪峰流量Qm初，代入公式（2），求得一个汇流历时？子；然后将？子代入公式（1），计算出洪峰流量Qm计；最后以精度控制，当|Qm计-Qm初|/Qm计

5 成果选用及合理性分析

5.1 成果选用 用暴雨洪水法和推理公式法两种方法求得的各设计断面的设计洪水洪峰流量成果相差极大，基本无可比性，这与云南省对众多水库工程设计洪水分析中两种方法计算的洪水成果差异是相一致的。原因是云南省暴雨特性及下垫面条件极其复杂。故表3推理公式的计算成果仅供参考。并对可研阶段的设计进行了验证。

5.2 成果合理性分析 某水库距离邻近地区小流域水文站甚远，而且流域面积与水文站相差太大，根据水文基本规律，水文站实测洪水资料无法用来分析某水库的设计洪水。无资料地区可以用推理公式进行暴雨洪水的估算，考虑到此法仅用τ时段暴雨量估算洪峰流量，且难以推求洪水过程，因此，某水库设计洪水分析不宜采用推理公式法的成果。《云南省暴雨径流查算手册》为云南省无资料地区洪水分析的主要方法，等值线图是综合考虑区域暴雨特性绘制的，它基本反映区域暴雨时间、空间分布特征，是无资料地区分析暴雨洪水的有效途径。因此，采用图表途径分析得到暴雨量统计参数，并进行设计洪水分析是合适的。某水库0.33%、5%设计洪水洪量径流系数分别为0.84、0.83，比年径流系数大，符合水文一般规律；洪峰模数分别为22.1、14.5m3/s.km2，基本符合地区特小流域洪水特性。

6 结语

通过用暴雨洪水法和推理公式法两种方法分别对洪水洪峰流量进行了计算分析，并进行了相互比较，对该地区洪水设计选取更合理的设计参数提供了依据，为某水库建成后防洪调度及运行管理提供了保障。

参考文献：

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[2]余先旭.浅谈小型水库洪水计算方法[J].水利电力机械2007（11）.

[3]陈桂亚.缺乏水文资料的入库洪水计算[J].人民长江，2000（8）.