二道水库小流域设计洪水计算

赵云龙,张巍巍,刘鸿涛

（1.吉林省第二松花江防汛机动抢险队,吉林 长春 130022;2.长春工程学院,吉林 长春 130012）

二道水库位于吉林省桦甸市二道沟村境内，第二松花江水系辉发河左岸一级支流金沙河的支流上。流域属于半山区河流，植被覆盖良好。河长70.3 km，流域面积1 209 km2，河道平均坡度0.2%。水库坝址以上主要是山地，次生森林茂密，杂草丛生。水库是一座以防洪、灌溉为主，结合养鱼等综合利用的小（2）型水库。

1 洪水计算

二道水库始建至今没有水文观测资料。相邻流域水文站主要有辉发河流域的民立水文站、漂河流域的横道子水文站等。

1.1 暴雨成因

该流域属于大陆季风气候区，是台风和华北气旋路经之地，暴雨发生频繁，造成该流域暴雨成因主要是气旋、冷涡和台风等天气系统影响，暴雨多集中在7—8月份，降雨强度大，雨量集中。

1.2 洪水特性

该流域属于半山区性河流，河流一年两汛，即春汛和夏汛。春汛发生在3—5月，汛水来源于冰雪融化，造成洪灾的主要是夏汛，洪水多由暴雨形成，大洪水主要发生在7，8月份。该流域河道比降较陡，汇流快，洪水历时短，洪水过程多为单峰，基本是陡涨陡落。

1.3 洪水计算

由于二道水库始建至今无完整水文观测资料，故该次洪水按无资料情况计算，由暴雨资料推求设计洪水。

1.3.1 设计暴雨计算

二道水库设计暴雨计算采用吉林省水文水资源局编制的《吉林省暴雨统计参数图集》（2005年版）作为依据，成果见表1。

式中：P设计——某设计频率暴雨，mm；KP——模比系数——暴雨均值，mm。

表1 二道水库设计暴雨成果表 mm

1.3.2 设计净雨计算

二道水库设计净雨～径流关系的推求采用临近的、产流条件相似民立站的净雨～径流关系，计算参数：n＝0.7，K＝0.9，Imax＝90 mm，a＝21.4，m＝0.95，p+pa＝127.8。设计净雨计算结果见表2。

1.3.3 设计洪水计算

1）罗氏法

洪峰流量基本公式：

式中：Qmax——最大洪峰流量，m3/s；α——径流系数；β——暴雨不均匀系数；i——暴雨强度，mm/min；F——集雨面积，km2。

表2 二道水库设计净雨成果表 mm

设计洪水参数：河道长3 km，河道坡度J＝0.033 9，坡面长m=400 m，坡面坡度为24.2%，土壤系数ξ＝0.32，坡面糙率系数φ＝0.34。设计洪水成果见表3。

表3 二道水库设计洪水成果表（罗氏法）

2）水科所法

洪峰流量基本公式：

式中：Qmax——最大洪峰流量，m3/s；α——暴雨强度，mm/h；ψ——径流系数；F——集雨面积，km2。

汇流参数m计算根据流域植被地貌，采用华东地区小流域洪水参数m计算公式m＝0.395θ0.104（Ⅱ类、Ⅱ-2）计算，计算得 m=0.5。

河道长度 L=3.42 km，河道平均比降 J=0.047的设计洪水成果见表4。

3）成果采用

此次洪水计算采用了罗氏法和水科所法，成果比较见表5。

由表5可知，对此次洪水设计的水科所法成果和罗氏法成果进行比较，两种方法所得出的结果差值较小，且低频率时水科所法洪峰流量大于罗氏法洪峰流量，高频率时罗氏法逐步大于水科所法，合乎一般规律。因为罗氏法比较适用于山丘性河流，经多次实践，认为在邻近的一些小流域采用罗氏法计算的成果比较合理，因此，此次设计洪峰采用罗氏法计算的成果。

表4 二道水库设计洪水成果表（水科所法）

表5 罗氏法与水科所法成果比较表 m3/s

1.3.4 设计洪量计算

二道水库设计洪量计算采用设计净雨深进行换算：

式中：W——设计洪水总量，104m3；hi——设计净雨深，mm，i=24 h；F——集水面积，km2。

由于二道水库的集水面积较小，根据我省中部地区汇流条件，24 h暴雨产生一场洪水总量。计算成果见表6。

表6 设计洪量成果表 104m3

2.4 合理性分析

为了更好地验证此次设计成果的合理性，选择邻近流域刘家水库、大黄泥水库、朝阳水库、新开河水库、阎家店水库、当石水库、民主水库、胜利水库、革新水库、龙头山水库和联合水库作为参证站，绘制各参证站P=5%和P=1%设计洪水成果与集雨面积的相关线作为地区综合线，见图1。由图1可知，地区综合关系较好，设计成果可靠、合理。

图1 地区综合线图

2.5 设计洪水过程线

采用阿列克谢夫法（阿氏模型法）计算设计洪水过程线，基本公式为：

式中：a=1.522λ1.88；Q——过程线某点的流量，m3/s；Qm——设计洪峰流量，m3/s；tn——洪峰距开涨时的时间，h；t——某点流量中距开涨时的时间，h；λ——洪水过程线形状系数；WP——洪水径流总量，m。设计洪水过程线见图2。

图2 二道水库设计洪水过程线

2 结语

通过合理性分析，发现低频率时水科所法洪峰流量大于罗氏法洪峰流量，高频率时罗氏法逐步大于水科所法，符合一般规律。因为罗氏法比较适用于山丘性河流，此次设计洪峰采用罗氏法计算成果。洪峰一般出现在总历时的1/4处或总历时1/3处，经过比较，差别不大，此文计算设计洪水过程线洪峰出现在总历时的1/3处。

[1]SL44-2006，水利水电工程设计洪水计算规范[S].

[2]刘月英，马雪梅，等.小汇水面积设计洪水计算方法[J].东北水利水电，2008（8）：39-40.