平原區中小河流洪峰流量計算方法研究

□陳 愷（廣東省水利電力勘測設計研究院）

0 前言

目前，包括廣東省在內的全國地區的大部分中小流域沒有完善的實測徑流資料，在水利勘測設計中所需的設計洪峰流量很難直接得到，通常根據暴雨資料間接推求。適合廣東省的設計洪峰量計算方法主要有廣東省綜合單位線法、推理公式法及廣東省洪峰流量經驗公式法。這幾種方法應用較廣泛，但它們的計算方式以及適用條件均有較大差異，并且目前沒有系統的論證，對于平原區中小河流，其適用的洪峰流量計算方法頗有爭議。故本文方法的論證研究對平原區中小河流防洪工程規劃建設有重要的意義。

1 方法介紹

1.1 廣東省綜合單位線

綜合單位線無因次單位線ui—xi的縱橫坐標公式為：

其中ui代表無因次單位線的縱坐標 (比值)；qi代表時段單位線的縱坐標，m3/s；tp代表時段單位線的上漲歷時，h；W=F/3.60，相當于1mm的凈雨所形成的時段單位的總洪量，F為流域面積，km2；xi代表無因次單位線的橫坐標(比值)；ti代 表時段單位線的橫坐標，h。

1.2 推理公式法

推理公式法先求設計洪峰流量Qm，再推求洪水過程線：

其中Qm代表頻率P的洪峰流量，m3/s；F代表流域面積，km2；Sp代表頻率P的最大1h雨量，或稱雨力，mm/h；為代表匯流時間，h；為代表平均后損率，mm/h；n代表暴雨遞減指數；L代表沿主河從出口斷面至分水嶺的最長距離，km；J代表沿流程L的平均比降(以小數計)；m代表匯流參數；2.78×10-1是單位換算系數。

1.3 經驗公式法

地區經驗公式通過對實測洪水資料（或調查相關的洪水資料）進行歸納總結，直接反映了洪峰流量與其影響因素之間經驗關系。

其中Qm代表洪峰流量，m3/s；C1代表經驗系數，其隨頻率而異；H24P代表該頻率下最大24小時暴雨量，mm；θ代表集水區域特征參數，θ=L/J1/3；F為流域面積，km2。

2 計算實例

本次選取歐邊涌作為示例進行計算說明，歐邊涌位于佛山市三水區，集雨面積17.60km2，河道總長度為6.75km，比降為1/10000，河道走勢平緩，為典型的平原區小河流。

設計排澇流量計算分別采用綜合單位線法、推理公式法、洪峰流量經驗公式等方法進行計算，經比較后，選擇合理的設計流量。

根據項目區中心位置暴雨，查《廣東省暴雨參數等值線圖》（2003年），結果見表1。

2.1 綜合單位線法

歐邊涌集雨面積17.60km2，河道總長度為6.75km，產流分區屬于珠江三角洲地區，河道比降1/20000，點面折減關系為暴雨低區α/t/F關系，綜合單位線法的計算參數見表2，計算得到洪峰流量為70.57m3/s。

表1 10年一遇不同時段點暴雨量查算成果表

表2 設計參數表（綜合單位線法）

2.2 推理公式法

推理公式法的計算參數與綜合單位基本一致，推理公式法的m～θ關系分區為大陸低丘平原區，查算得到m值為7.77×10-1，計算得到洪峰流量為49.68m3/s。

2.3 經驗公式法

根據《廣東省洪峰流量經驗公式》（1977年），歐邊涌集雨面積為17.60km2，河道總長6.75km，河道比降取1/10000，根據頻率查得C2=0.06，由表2知歐邊涌10年一遇最大24小時暴雨量H24P為126mm，根據河道地形特征，采用以下經驗公式進行計算：

計算結果得到歐邊涌10年一遇最大24小時暴雨設計洪峰流量 QP為61.16m3/s。

對比三種計算方法所得結果，推理公式得出的洪峰流量最小，綜合單位線結果最大且與洪峰流量經驗公式所得結果較為接近，這是因為推理公式決定Qm的雨量是τ時段的雨量，而綜合單位線決定Qm的降雨歷時要遠大于τ，所以綜合單位線法所得的洪峰、洪量都應大于推理公式。

洪峰流量經驗公式一般僅適用于集雨面積10km2以下的地區，公式中反映流域形態特征的相關參數不全面，計算方法較為粗糙，計算結果僅能作為參考；而對于平原河網區，河流槽面面積占流域面積的比例較大，降落到槽面的降水形成徑流，故其徑流總量有所增加，同時河網區地下徑流豐沛，因此平原河網區洪峰流量的計算必須考慮槽面降水和地下徑流，而推理公式法只考慮地面徑流，因此其計算結果是不太合理的，而綜合單位線是根據實測的水文資料分析得出的，因此其綜合考慮了地表徑流、槽面徑流和地下徑流，計算結果更為可靠，其計算結果與其他方法計算結果相比較大，從設計安全角度考慮也更合理。因此本次最終采用綜合單位線法計算成果，即歐邊涌設計洪峰流量為70.57m3/s。

表3 設計參數表（推理公式法）

3 結論

洪峰流量經驗公式計算簡便，但計算方法較為粗糙，適用范圍較小，且只能推求最大洪峰流量，該計算結果只能作為參考。

推理公式沒有考慮流域的調蓄作用，且其只考慮了地面徑流，未考慮槽面降水和地下徑流，因此其不能應用于平原河流和平原河網區的排澇計算。

綜合單位線是根據大量實測水文資料綜合分析得出，其較為全面地考慮了平原區的產、匯流實際情況，計算結果更為合理安全，因此對于平原區河流洪峰流量的計算，綜合單位線得出的成果更為可靠。

[1]王國安，賀順德，李榮容，等.論推理公式的基本原理和適用條件[J].人民黃河，2010，32(12)：1-5.

[2]王國安，賀順德，李超群，等.論廣東省綜合單位線的基本原理和適用條件[J].人民黃河，2011，33(03)：15-18.