從淮泗河流域水文計算淺談水文分析與計算的新思路

胡建林 楊 飛 仲兵兵 陳宗橋

（淮安市水利勘測設計研究院有限公司 淮安 223005）

從淮泗河流域水文計算淺談水文分析與計算的新思路

胡建林 楊 飛 仲兵兵 陳宗橋

（淮安市水利勘測設計研究院有限公司 淮安 223005）

隨著社會經濟的發展，城市化進程的加快，城市面積不斷擴大，改變了流域的下墊面條件，導致流域的產匯流條件發生顯著變化，進而對流域洪水產生一定的影響。由于城區與農區產匯流條件差異較大，城區洪水具有產匯流快、洪水過程線歷時短、洪峰流量大等特點，對于流域范圍內既有城區又有農區的河道，傳統的水文分析與計算方法并不適用，目前尚無這類河道水文計算的通用方法。本文以淮泗河水文分析方法為例，探討適用這類河道的水文分析與計算方法。

城市洪水 水文分析 瞬時單位線

1 引言

目前江蘇省內農區匯流計算方法主要有實測資料法和暴雨洪水圖集法（以下簡稱圖集法），圖集法推薦了3種匯流計算方法，即推理公式法、瞬時單位線法和總入流槽蓄法；城市匯流計算方法主要有水文學方法（等流時線法、時段單位線法和瞬時單位線法）、水力學方法和推理公式法。農區和城區現有兩種相同的匯流計算方法，即瞬時單位線法和推理公式法。由于推理公式法僅能計算出設計標準下的洪峰流量，無法得到相應的設計洪水過程線，無法將農區與城區的洪水過程同時序疊加，因此只能采用瞬時單位線法分別推求農區及城區的設計洪水過程線并同時序疊加，得到流域的設計洪水過程線。

2 淮泗河流域水文計算方法

2.1淮泗河流域概況

2.1.1工程概況

淮泗河已列入《江蘇省中小河流專項規劃（2013—2015）》中進行治理，河道治理標準為5年一遇排澇。

2.1.2流域概況

淮泗河位于宿遷市泗陽縣和淮安市淮陰區交界處，涉及泗陽眾興鎮、八集鄉、淮陰區吳集鎮、西宋集等4個鄉鎮，匯水面積157.4km2（淮沭河分洪情況，下同）。淮泗河主要是排除泗陽縣和淮陰區境內的中運河與六塘河之間澇水，其中包河圩口閘以南17.1km2的區間匯水通過包河排澇站排入中運河，因此匯入淮泗河下游的流域面積為140.3km2。

2.2設計暴雨

根據2005年版《江蘇省暴雨參數圖集》（以下簡稱《圖集》）計算設計暴雨。統計各參數值見表1、2。根據84年圖集最大三日設計暴雨雨型分配表，三日內最大24h設計點雨量占三日設計點雨量的80%，為155.4mm。

表1 設計點雨量表

表2 設計面雨量表

2.3農區設計洪水

2.3.1設計凈雨及時程分配

凈雨量的計算采用“84”暴雨圖集提供的計算方法，用土壤前期影響雨量Pa作為參數，建立P+Pa～R的相關關系。凈雨時程分配根據84圖集附表十雨型分配表，凈雨分配見表3。

表3 農區設計凈雨時程分配表Δ t = 6 h

2.3.2瞬時單位線

根據“84”暴雨圖集，查得平原區的綜合成果為：m2＝1/2，可得調節次數n＝2，m1＝2.25F0.38=12.8。查84圖集，得農區的瞬時單位線。

2.3.3推求設計洪水

根據設計凈雨和時段單位線，進行推流計算，得出設計洪水過程線，計算結果見表4。

表4 農區設計洪水過程線成果表

2.4城區設計洪水

2.4.1設計凈雨及時程分配

城區設計暴雨歷時取24h。三日內最大24h雨型分配參照圖集24h雨型及其在三日雨型中的位置綜合確定。最終24h設計凈雨分配見表5。

表5 城區設計凈雨量計算成果表

2.4.2瞬時單位線

瞬時單位線參數采用圖集中平原區匯流參數。m2＝1/2，可得調節次數n＝2；m1＝2.25F0.38=9.3，調節系數K＝m1/n=4.65。

根據參數n和t/K，查S曲線表，計算瞬時單位線u（t）見表6。

表6 城區瞬時單位線成果表

2.4.3推求設計洪水

根據設計凈雨和時段單位線，進行推流計算，得出設計洪水過程線，計算結果見表7。

2.5洪水過程疊加

根據以上計算，已推求得到農區及城區的設計洪水過程線，因此對這兩條洪水過程線疊加即得到淮泗河流域的設計洪水過程線。

表7 城區設計洪水過程線成果表

2.5.1平頭流量計算

淮泗河流域主要排除泗陽縣和淮陰區境內的中運河與六塘河之間農田澇水和泗陽城區排水。此次農區設計洪水按24h削峰，削峰系數α=0.63，城區不考慮削峰。

2.5.2洪水過程疊加

根據表4和表7農區及城區設計洪水過程，按同時序原則進行疊加，得到淮泗河流域的設計洪水過程線，成果見圖1。

圖1 城區、農區及疊加后概化洪水過程線成果圖

2.5.3設計成果

淮泗河流域5年一遇設計成果見表8。

3 淮泗河流域水文計算方法的合理性分析

主要從水文計算方法及參數選取方面對計算方法及成果進行合理性分析。

由于淮泗河流域范圍內缺乏實測流量和暴雨資料，此次水文計算設計暴雨參數采用江蘇省暴雨參數圖集中的地區綜合暴雨參數，采用瞬時單位線法推求設計洪水。

3.1暴雨歷時

由于城區和農區的產匯流條件差異較大，城區洪水具有暴雨歷時短、產匯流快、洪峰流量大等特點，根據對泗陽縣城區暴雨資料的分析，暴雨歷時一般在24h左右，因此此次城區設計暴雨歷時取24h，控制時段取1h和6h；農區設計暴雨歷時取三日。暴雨歷時的選取體現了不同下墊面地區產匯流特點的差異。

3.2設計暴雨及時程分配

農區及城區的設計暴雨歷時分別為三日和24h，計算設計暴雨時，暴雨參數采用圖集中最大三日暴雨的地區綜合參數，并按圖集附表十（平原地區最大三日設計暴雨雨型分配表）進行農區最大三日暴雨時程分配（時段Δt=6h），并在最大三日暴雨過程中選取最大24h暴雨過程作為城區的設計暴雨過程，并結合最大24h設計暴雨雨型分配表進行最大24h暴雨時程分配（時段Δt=1h）。此次不同歷時的設計暴雨量及時程分配反映了同一場暴雨在下墊面不同時（農區和城區）的產流過程，較為合理。

3.3設計洪水過程線推求

為便于對農區和城區的設計洪水進行疊加計算，此次均采用瞬時單位線法推求設計洪水。單位線參數均根據流域特征選取，分別計算農區和城區的洪水過程線。由于缺乏城區雨洪資料，無法計算城區瞬時單位線的匯流參數n和k，此次直接采用圖集中蘇北平原區的地區綜合參數，是否合理尚無依據，且目前沒有實測資料進行檢驗，因此，此次采用瞬時單位線推求城區設計洪水的方法存在一定的缺陷。

3.4削峰問題

農區允許短期地表滯水時間24h，此次考慮按24h削峰，城區對排水要求較高，不允許地表滯水，不考慮削峰，反映了農區和城區排水標準的不同。

表8 淮泗河節點設計流量成果表

4 結語

綜合上述，對淮泗河流域水文計算方法及參數選取的分析，此次設計洪水計算方法能夠較為合理地反映農區及城區產匯流的特點；計算成果能夠較為合理地反映同一場暴雨在下墊面不同時的匯流過程（相應的設計洪水過程線）。因此，此次水文計算成果較為合理。不足之處在于城區瞬時單位線匯流參數直接采用圖集中蘇北平原區的地區綜合參數，是否合理尚無依據，亦無實測雨洪資料進行檢驗■

（專欄編輯：顧 梅）