平原地區(qū)小流域洪水過程線推求

2021-05-11 01:49:06

治淮 2021年3期

一、流域概況

八里莊湖位于泉河流域，湖區(qū)所在位置為淮北平原的泉河洼地，屬臨泉縣城規(guī)劃城區(qū)范圍內(nèi)，用地類型主要為公園綠地，匯水河道為張臺(tái)大溝。來水流域面積7.1km2，湖區(qū)水面0.55km2，總庫容288.6 萬m3。

二、設(shè)計(jì)洪水

由于缺少實(shí)測徑流資料，且本區(qū)為小流域，設(shè)計(jì)擬采用實(shí)測暴雨資料，設(shè)計(jì)暴雨日程、時(shí)程分配參照《安徽省水文手冊》（1975年）中最大24h 暴雨時(shí)程分配分析成果，以此計(jì)算設(shè)計(jì)暴雨；采用推理公式，推求設(shè)計(jì)洪水過程線（概化三角形過程線）。

1.設(shè)計(jì)暴雨

（1）水文基本資料

①水文測站情況

八里莊湖流域內(nèi)無水文測站，附近有水文測站1 處，為楊橋站，主要監(jiān)測降雨、泉河水位和徑流，泉河流域面積相對八里莊湖流域大很多，不具有可比性，無法依此類比推出本流域的水位及徑流；但楊橋站有長系列的降雨資料，此次選用楊橋站實(shí)測長系列降雨資料作為水文計(jì)算基礎(chǔ)資料。

②徑流

八里莊湖徑流補(bǔ)給主要依靠降雨補(bǔ)給，流域內(nèi)無水文站，沒有任何實(shí)測出入湖流量資料，也沒有進(jìn)行過水位觀測，只能依靠降雨資料推求徑流。

（2）實(shí)測降雨資料分析

實(shí)測降雨資料采用距本區(qū)僅4.5km 的楊橋水文站建站以來的降雨資料，經(jīng)適線配線計(jì)算，面雨量頻率曲線見圖1。

根據(jù)排頻分析，獲得最大1日、3日、7日在各種頻率下的設(shè)計(jì)點(diǎn)暴雨量如圖1，由于本流域面積僅7.1km2，考慮以點(diǎn)代面，以楊橋水文站設(shè)計(jì)點(diǎn)暴雨作為本流域的設(shè)計(jì)面暴雨量。根據(jù)安徽省水文手冊，淮河以北，最大24h 暴雨與最大1日降雨量的換算系數(shù)K2=1.13，經(jīng)換算獲得最大24h 面暴雨見表2。

圖1 最大1d、3d、7d 面雨量頻率曲線圖

根據(jù)《安徽省水文手冊》，查表五-13，得最大24h 設(shè)計(jì)暴雨時(shí)程分配見表2。

2.產(chǎn)匯流分析

（1）設(shè)計(jì)洪峰流量Qm的計(jì)算

由于缺乏實(shí)測流量資料，也沒有相近流域的實(shí)測流量資料或小流域單位過程線，故本次設(shè)計(jì)采用推理公式進(jìn)行產(chǎn)匯流分析。

推理公式法的計(jì)算公式見表3。

式中：Qm—洪峰流量（m3/s）；

Sp—設(shè)計(jì)暴雨的雨力；

τ—流域匯流歷時(shí)（h）；

tB—產(chǎn)流歷時(shí)（即凈雨歷時(shí)）（h）；

α—洪峰徑流系數(shù)；

n—暴雨衰減指數(shù)；

m—匯流參數(shù)；

表1 流域內(nèi)設(shè)計(jì)暴雨量分析成果表

表2 最大24h 設(shè)計(jì)暴雨時(shí)程分配表

L—流域最長的匯流長度（km）；

i—河道平均比降；

—平均穩(wěn)定入滲率（mm/h）；

F—流域面積（km2）。

式中：Pt—t 時(shí)段內(nèi)的暴雨總量（mm），見表2；

t—設(shè)計(jì)暴雨歷時(shí)（h）；

Sp—設(shè)計(jì)暴雨的雨力，計(jì)算得10年一遇及20年一遇雨力分別為92.3mm/h、107.5mm/h；

n—暴雨遞減指數(shù)。查水文手冊，取0.7。確定m 值，首先按下式計(jì)算θ：

θ=5.5/（1/8000）1/3=110，再由θ 值查《水利水電工程設(shè)計(jì)洪水計(jì)算規(guī)范（SL44-2006）》，m取0.95。

用試算法推求Qm：假定Qm=24.0m3/s，則：

根據(jù)《臨泉縣城市防洪規(guī)劃》，張臺(tái)匯水區(qū)排澇標(biāo)準(zhǔn)為：20年一遇24h 暴雨24h 排出。因此該區(qū)采取20年一遇洪峰流量為30.1m3/s。

（2）設(shè)計(jì)洪水過程線的推求

采取概化三角形過程線，洪峰流量Qm已在前面求出，過程線總歷時(shí)T 為：

表3 推理公式法計(jì)算公式表

式中：T—設(shè)計(jì)洪水過程線總歷時(shí)；

Qm—設(shè)計(jì)洪峰流量（m3/s）；

Wp—設(shè)計(jì)洪水總量，即為設(shè)計(jì)洪水總過程線的總面積（m3）；

F—流域面積（km2）；

Rm—設(shè)計(jì)凈雨深（mm），由于tB>τ，采用Rτ。

T=t1+t2（t1為漲洪歷時(shí)，t2為退洪歷時(shí)），根據(jù)楊橋水文站數(shù)據(jù)，t2/ t1=2.75。

經(jīng)計(jì)算洪水過程線主要參數(shù)見表5。20年一遇概化三角形洪水過程線見圖2。八里莊湖20年一遇設(shè)計(jì)洪水過程線結(jié)果見表6。

圖2 20年一遇概化三角形洪水過程線圖

3.成果合理性分析

此次設(shè)計(jì)采用淮北地區(qū)常用的《安徽省淮北地區(qū)除澇水文計(jì)算辦法》進(jìn)行復(fù)核計(jì)算，考慮《辦法》采用的系列短，此次設(shè)計(jì)采用楊橋站長系列降雨資料，利用《辦法》中的淮北平原次降雨徑流關(guān)系曲線圖計(jì)算流量。

根據(jù)《辦法》有關(guān)規(guī)定，八里莊湖位于安徽省臨泉縣城關(guān)鎮(zhèn)境內(nèi)，降雨徑流關(guān)系采用1 號降雨徑流曲線；利用楊橋站實(shí)測降雨資料，以點(diǎn)代面，排頻后推得設(shè)計(jì)暴雨值。

根據(jù)《辦法》，設(shè)計(jì)暴雨的前期影響雨量3～5年一遇時(shí)，取45mm，10～20年一遇設(shè)計(jì)暴雨前期影響雨量取55mm；根據(jù)計(jì)算的P+Pa 值，由降雨徑流關(guān)系曲線圖求得設(shè)計(jì)凈雨深R 值。淮北平原降雨徑流關(guān)系見表7。