遼西大凌河流域中小河流水文計算

馮金鵬，丁立國，王 凱，童麗麗

（遼寧省水利水電科學研究院，遼寧 沈陽 110003）

1 大凌河流域概況

大凌河是遼寧省主要河流之一，河長435 km，流域面積23 263 km2，是遼寧省西部地區流域面積最大、流程最長的河流。

1.1 水系

大凌河支流眾多，且多集中于左側，流域面積在100 km2以上的一二級支流達56條之多，其中細河、牛河的流域面積均在2 000 km2以上，大凌河西支、第二牛河的流域面積均大于1 000 km2。流域面積在1 000 km2以下的較大支流有老虎山河、涼水河、滲津河、伊馬圖河、官營子河、清河等。

1.2 氣候暴雨洪水

大凌河流域屬寒溫帶夏雨炎熱型氣候，受南來暖濕氣團與北來大陸氣團交互影響及季風環流影響，夏季炎熱多雨，冬春少雨干燥，是遼寧省的干旱地區。大凌河流域洪水主要由大暴雨形成，其主要天氣系統為華北氣旋、臺風、高空槽。多年平均降水量450～610 mm，由南向北遞減，降水量年際變化較大，豐、枯年比值可達3.5倍，降水量年內分配不均，多集中在6～9月，汛期約占80%，汛期降水量又多集中在7，8月份的幾次暴雨之中。

2 水文計算常用方法及合理性分析

2.1 利用水文測站資料計算

水文計算斷面處有水文站情況下，可應用水文站多年(資料年限應不少于30年)系列洪峰加歷史洪水資料，采用繪線讀點法（矩法）計算水文站不同頻率的洪峰流量。如果水文測站不在水文計算斷面處，但是二者處于同一流域，且氣侯條件及下墊面條件比較一致情況下，可采用水文比擬法計算設計斷面處的洪峰流量。在采用數理統計方法計算設計洪峰的時候，考慮到大凌河流域的大洪水主 要有 1790，1886，1930，1949，1962，1994 年洪水，近期未發生較大洪水。因此水文系列延長后計算的設計洪峰比已有的大凌河規劃設計中已經有設計洪峰成果要小（比如原《大凌河流域規劃（要點）補充報告》），這種情況是合理的。

2.2 無資料地區水文手冊計算方法

遼寧省水文水資源勘測局于1998年8月出版《遼寧省中小河流（無資料地區）設計暴雨洪水計算方法》。該手冊在以往工作的基礎上，對建國以來中小流域水文資料進行了系統分析和總結。通過對已有大量水文氣象資料分析，全面闡述了遼寧省暴雨、洪水時空變化規律，深入分析了暴雨、洪水相關參數，較好解決了設計暴雨問題，提供出設計洪水計算的理論、方法和一系列圖件。其基礎資料翔實、方法先進、綜合成果符合部頒《設計洪水計算規范》要求。該方法在計算300～1 000 km2的中等流域和300 km2以下的小流域時具有科學、準確、快捷的優點。在大凌河中小河流水文計算中，若需要計算一些距離水文測站非常遠、流域面積相差很大或下墊面條件差異明顯的山區中小流域時，該方法具有很強的實用性和便捷性。

2.3 雨量資料推求設計洪水

當以下幾種情況出現時，則需由暴雨資料推求設計洪水。

1）當設計流域實測流量資料不足或缺乏時。2）人類活動破壞了洪水系列的一致性。

3）設計成果需要多種方法,互相印證,合理選定。

按照暴雨洪水的形成過程，推求設計洪水可分三步進行。①推求設計暴雨：用頻率分析法求不同歷時指定頻率的設計雨量及暴雨過程；②推求設計凈雨：設計暴雨扣除損失就是設計凈雨；③推求設計洪水：應用單位線法等對設計凈雨進行匯流計算，即得流域出口斷面的設計洪水過程。

2.4 平原區排水模數法

遼寧大凌河流域雖然主要為山地丘陵區，但是也存在相當多的平原區間雜出現，在水文計算時，這部分區域如果都按照山區計算則會令計算結果大大超出實際情況，故需區別計算。

平原區洪水可按經驗公式法計算，公式如下：

式中：F——面積，km2；KP——頻率系數，當P=5%，KP=1.84；QP——設計流量，m3/s。

式中：F——面積，km2；qP——排水模數；QP——設計流量，m3/s。

1996年，遼寧省水利水電勘測設計研究院在《遼寧省中部平原澇區及東南沿海澇區排水模數分析》工作中，延長水文資料至1994年，建立了新的降雨徑流關系。經分析，遼寧西部地區10年一遇水田排水模數為 0.14～0.21 m3/（s·km2）、旱田排水模數為 0.19～0.27 m3/（s·km2）；5 年一遇水田排水模數為 0.08～0.13 m3/（s·km2）、旱田排水模數為 0.13～0.18 m3/（s·km2）。實際工作中還應結合當地情況，合理選用參數。

2.5 計算結果的合理性分析

在水文計算完成后，必須對成果的合理性進行分析，選擇最科學合理的成果，以保證后續河流規劃工作的順利進行。

首先，可以將計算結果點繪在大凌河流域各站設計洪峰流量—面積關系圖上，根據洪水成果在圖上的離散程度對結果的合理性作出定性判斷，例圖見圖1。

其次，可采用不同方法計算設計洪水，對比成果，分析資料合理性、下墊面條件等要素對成果作定量分析。

最后，要重視流域已有的各種規劃報告和審批文件中的成果，只有通過對洪水計算結果綜合的、嚴密的分析，才能得到科學可靠的水文成果，才能保證后面工作的準確性。

圖1 大凌河流域各站設計洪峰流量—面積關系圖

[1]遼寧省水利水電勘測設計研究院.白石水庫工程初步設計報告.1996.4.