基于推理公式法的某流域防洪设计流量计算研究_雷亚娇.pdf

：基基于于推推理理公公式式法法的的某某流流域域防防洪洪设设计计流流量量计计算算研研究究雷亚娇（哈密水文勘测局，新疆 哈密 ）摘要我国洪水灾害频繁暴发，开展防洪流量计算，对防洪减灾应急决策具有重要意义。本文以某流域防洪设计流量计算为例，采用由暴雨推求洪水的方法计算提防工程水系设计洪水，通过实测雨量资料与查图集雨量资料相对比，合理采用作为设计洪水的暴雨参数，且设计洪水计算时，采用综合单位线法和推理公式法两种方法进行计算来合理的选取二者的 值。研究结果表明，综合单位线方法与推理公式法计算的设计洪水成果基本一致，但为了能较好地反映工程所在河流的洪水特点及降雨变化过程，建议采用综合单位线方法。关键词推理公式法；综合单位线方法；洪水设计；降雨中图分类号 文献标识码文章编号 （）收稿日期 作者简介雷亚娇（），女，甘肃皋兰人，工程师，主要从事水文水资源计算整编工作。我国洪水灾害频繁暴发，开展防洪流量计算，对防洪减灾应急决策具有重要意义。对洪水计算的相关研究是保障人民生命财产安全与城市乡村建设可持续发展的重要防线 。在相关研究中表明，推理公式法是半干旱无资料中小流域推算设计洪水的最优方法，也是防洪流量计算的常用方法 。汪建武等采用推理公式法计算特小流域设计洪水，通过流域汇流历时与河长、比降以及洪峰的相关关系推求洪峰；高士麟结合四川省小流域特征，详细阐述了推理公式法的基本原理和计算方法；包璐华分别采用推理公式法对西北某城市进行防洪计算并将计算结果与实测水文资料推求的理论频率值进行对比；孙毅以两个不同分区的小流域汇流为例，研究确定不同洪水频率下推理公式法参数的敏感性，利用 全局敏感度分析方法对推理公式法进行参数敏感性分析；张小潭等认为，推理公式法有推理公式法（水利）、城市水文学法、推理公式法（市政）种不同形式，从公式原理、计算参数入手分析 种公式在计算应用时的差异，得出集水时间的不同是公式计算结果差异的根本原因；韩秀丽根据邻近站八家户站设计暴雨及设计洪沟汇流参数，推求宁家河断面处设计流域暴雨洪水；魏国晋等对推理公式法在计算设计洪峰流量的应用做出了分析。本文以某流域防洪设计流量计算为例，采用由暴雨推求洪水的方法计算提防工程水系设计洪水，通过实测雨量资料与查图集雨量资料相对比，合理采用作为设计洪水的暴雨参数，且设计洪水计算时，采用综合单位线法和推理公式法两种方法进行计算来合理的选取二者的 值，研究成果可为相关工程提供参考。工程概况本次洪峰流量计算流域平原区上部为冲积洪积扇区，海拔高程 ，以砾石为主，上覆薄层壤土，道路通达，路况较好，国道、省道及县道等等级公路贯穿相连，可以直达工程现场附近，通过修建临时道路通往施工点，可满足中、小型施工机械和车辆的通行。该河流域土地总面积 万，其中耕地面积 万亩。流域内动物资源比较丰富，野生动物有雪豹、狼、狐狸、獾猪、马鹿、野驴、黄羊等。植物资源也比较丰富，共有 种。流域内矿产资源主要分布在年山山区，有黑色金属、稀有金属、建筑材料、化工原料等。根据该区域观测资料可知，自 年以来，该区域发生洪灾 次，对下游的水利工程的正常运行却会造成较大的危害。实测年最大蒸发量在 之间，实测年最小蒸发量在 之间，月份蒸发量占全年的 。此次岸提工程 征（占）地 总 面 积 亩，永 久 征 地 总 面 积 亩（耕地 ，木林 亩），国有未利用地 亩（其它荒地 亩、内陆滩涂 亩）；临时占地共计 亩，均为国有未利用地（其它荒地 亩、内陆滩涂 亩）。工程建设用地范围内无居住人口、房屋，不涉及道路、电力、通讯等专项设施，范围内未发现地面和地下文物古迹，无矿产资源。推理公式法简介推理公式方法将降雨强度和集水区面积之间的关系表示为自变量，将降雨产生的洪峰流量表示为因变量。该方法广泛用于雨水排水系统、农场、大坝溢洪道和公路和铁路路堤中的小型涵洞的设计等工程当中。推理公式方法严格用于洪峰流量估算，使用该方法均匀、稳定降雨的假设倾向于低估洪峰流量。另一方面，忽视集水区内的蓄水效应往往会高估洪峰流量。因此，最有利于该公式得出有效结果的集水区是那些河道蓄水量小、设计集中时间短）的集水区。推理公式法的基本公式如式（）式（）。：|（）当全面汇流条件下 ：（）年 月第 卷 第 期 地下水o ，o.当部分汇流条件下：()（）（）（）（）（）()()（）式中：为最大流量（）；为洪峰径流系数；为暴雨雨力（）；为流域汇流时间（）；为产流历时（）；为暴雨公式指数；为流域面积（）；为自出口断面沿主河道至分水岭的河流长度（）；为沿 的河道平均坡度；为当 的流域汇流时间（）；为产流参数，即产流历时内流域平均入渗强度（）；为汇流参数。设计洪水计算提防工程周边的水系没有实测洪水流量资料，本次采用由暴雨推求洪水的方法计算提防工程水系设计洪水，通过实测雨量资料与查图集雨量资料相对比，合理采用作为设计洪水的暴雨参数，设计洪水计算时采用两种方法进行计算：综合单位线法和推理公式法。此外，工程集雨区下垫面条件也纳入计算因素当中，之后在合理的选取二者 值。根据已有规范，当洪峰流量的协调计算结果不超过 时，选取前者作为本次计算成果。计算提防工程水系设计洪水时考虑大中型水库的调蓄作用。设计暴雨参数 实测暴雨参数根据收集到上游水库雨量站的 年共 的短历时暴雨资料。并对各年最大 、和 的降雨量的进行频率统计分析，得出上游水库实测雨量特征，统计成果见表。表 上游水库实测雨量特征统计成果表时段 平均降雨量 上游水库集雨面积点面换算系数 查图表法暴雨参数本工程位于哈密市，集水区域内大部分属低山丘陵地区，土壤以砂壤土为主，透水性中上，植被良好。查该区域暴雨参数等值线图得出该区域暴雨参数特征，成果见表。表 查图集法各历时暴雨参数时段 平均降雨量 上游水库集雨面积点面换算系数根据对比分析可以发现，实测暴雨参数的雨量计算成果与查图集法暴雨计算成果相差不大，但通过查图表法确定的 小时暴雨较大，因此本次计算 采用查图集法暴雨参数作为洪水计算的依据。产流参数岸提工程流域内总集雨面积 ，河长 ，扣除上游水库集雨面积后，区间集雨面积 ，区间河长 ，根据设计面雨量大小和流域特征参数，查新疆暴雨径流中的分区图得到各集雨区产汇流参数，见表。表 产汇流参数表特征上游水库区间特征上游水库区间集雨面积 线河长 线比降 低丘区雨型分区 定点定面关系暴雨高区（）设计洪水计算成果依据上述确定的暴雨参数、汇流参数及产流参数，分别采用新疆自治区综合单位线法和推理公式法计算水库河段设计洪水，并进行比较分析，计算成果见表。表 设计洪水计算成果比较表深井水段综合单位线法新推理公式法 洪峰差值 从表 可以看出，两种方法洪水计算成果基本一致，二者计算出来的洪峰差值在 之间。根据已有规范，当综合单位线法计算的设计洪峰流量与推理公式法相差不超过 时，原则上应采用前者作为设计洪水成果。另外，此方法能较好地反映工程所在河流的洪水特点及降雨变化过程，因此本次洪水计算采用该方法的计算成果。结语本文以某流域防洪设计流量计算为例，采用由暴雨推求洪水的方法计算提防工程水系设计洪水，通过实测雨量资料与查图集雨量资料相对比，合理采用作为设计洪水的暴雨参数，且设计洪水计算时，采用综合单位线法和推理公式法两种方法进行计算来合理的选取二者的 值，研究成果可为相关工程提供参考。研究成果表明，二者计算出来的洪峰差值在 之间。根据已有规范，当综合单位线法计算的设计洪峰流量与推理公式法相差不超过 时，原则上应采用前者作为设计洪水成果。另外，此方法能较好地反映工程所在河流的洪水和降雨过程，因此本次洪水计算采用该方法的计算成果。（下转第 页）第 卷第 期地下水 年 月造非常困难，建议直接拆除重建该部分工程；对于评价结果为“中等”的工程，可以维修改造存在隐患的部分，对部分工程按重要程度提档升级；针对评价结果为“良好”的工程，对部分工程按重要程度提档升级。结语本文在全面研究归纳现代灌区评价指标和方法的基础上，从信息化水平、生态环境和功能状况的角度选择 项典型指标构建评价体系，并利用层次分析模糊数学法评价了王石灌区骨干工程健康状况。结果表明，王石灌区泵站与水闸工程达 到“较 差”、“中 等”、“良 好”等 级 的 比 例 为 、和 、，其中信息化水平达到“较差”等级的比例为 、。针对王石灌区现代化改造的薄弱环节和关键问题，从标准化管理和信息化建设、水环境保护与节水减排、巩固提升灌排工程等角度提出灌区现代化改造措施。参考文献姚天银 农业大型灌区续建配套节水改造项目管理存在的问题及对策 乡村科技 （）：李佑亮 赣抚平原灌区渠道整治设计分析 黑龙江水利科技（）：阿扎提古丽扎克 灌区节水改造工程灌溉水利用系数的确定 水利技术监督（）：，杨柳，汪妮，解建仓，等 基于多源信息融合决策的灌区生态环境评价指标优选 农业工程学报 （）：李飞，贾屏，张运鑫，等 区域水资源可持续利用评价指标体系及评价方法研究 水利科技与经济（）：（上接第 页）参考文献田东方，郑宏，刘德富 考虑径流影响的滑坡降雨入渗二维有限元模拟及应用 岩土力学 （）：孙建平，刘青泉，李家春，等 降雨入渗对深层滑坡稳定性影响研究 中国科学（辑：物理学 力学 天文学）（）：胡冉，陈益峰，周创兵 降雨入渗过程中土质边坡的固 液 气三相耦合分析 中国科学：技术科学 （）：o ，o o o o o o o （）：骆文进，郑晓蕾，王丽英 考虑降雨入渗效应的高边坡开挖数值模拟研究 水力发电 （）：汪益敏，陈页开，韩大建，等 降雨入渗对边坡稳定影响的实例分析 岩石力学与工程学报（）：付宏渊，曾铃，王桂尧，等 降雨入渗条件下软岩边坡稳定性分析 岩土力学 （）：李宁，许建聪 基于 的三维边坡降雨入渗模块的开发及其应用 岩土工程学报 （）：（上接第 页）降水量、强度、分布会影响蒸发，因为降水会干扰水分子的逸出和破坏水面结构。浅水水温因气候变化明显，对蒸发的影响显著。深水水温受冷热变化，会产生对流作用，但水温变化缓慢，滞后气温时间较长，且深水蕴热较多，对水温有一定的调节作用，故蒸发量在时间上的变化比较稳定。图 气温及太阳总幅射瞬时值随时间变化曲线、图 风速随时间变化曲线，是采用了每日：观测值，太阳总幅射瞬时值在 月下旬至 月上旬达到最大，随后呈现下降趋势；气温由 月份升高，、月份最大，随后逐渐下降；风速呈现了 月下旬、月份较大，、月份下降趋势。水面蒸发在一年内的变化，主要受气温、湿度、风力的影响，冬季气温最低，水面蒸发量最小。、月份，气温已升高而雨季尚未来临，相对湿度低，风速大，蒸发量大。水面蒸发不同影响因素叠加的作用，正是蒸发量变化规律的体现。结语（）蒸发器口径 、，水深的蒸发量，月份最大 左右，月份为 左右，、月份为 左右，月份为 左右，月份为 左右，月份量为 左右。月份蒸发量为 左右。（）蒸发器口径 、，不同水深 、中，水体温度与气温变化同步，、月份水温最大；降雨对水体温度变化影响明显，表现在 月初降雨，水温降低、蒸发量减小。蒸发器口径 、水深 的水体温度受气温影响显著。（）水面蒸发不同影响因素的叠加作用，是蒸发量变化规律的体现。（上接第 页）参考文献潘汀超 淮河干流防洪保护区洪水智能计算模型及灾害风险评价 天津大学 丁泽霖，朱轩毅，张宏洋，等 基于响应面法的移动式防洪墙优化分析 人民黄河 （）：魏炳乾，杨坡，罗小康，等 半干旱无资料中小流域设计洪水方法研究 自然灾害学报 （）：谢平，陈广才，李德，等 乌鲁木齐地区小流域设计山洪推理公式的参数规律 山地学报（）：汪建武，薛晓鹏，杨让瑕 推理公式法在无资料地区小流域洪水计算中的应用 地下水 （）：高士麟 四川省小流域设计洪水分析及应用 四川建筑（）：包璐华 多种计算在西北城市防洪工程设计洪水中的对比研究 地下水 （）：孙毅 基于 的推理公式法参数敏感性分析 水力发电 （）：张小潭，孙秋戎 基于推理公式原理的小流域洪水计算方法异同分析 水利技术监督（）：韩秀丽 推理公 式法在 推求宁 家河 渠首设 计洪水 中的 运用 水利科技与经济 （）：魏国晋，何灼伦，王统旭，等 推理公式法在青海省应用的误差分析 人民黄河 （）：第