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摘要：水文分析计算是水利水电工程建设中规划设计工作的重要组成部分，为工程项目的规划、设计、施工和管理提供水文数据和成果，是研究工程项目经济合理性、技术可行性的重要依据。在水库工程建设中，洪水分析计算是重中之重，大多数中小型水库设计流域并无实测流量资料，在此情况下，采用暴雨途径推求水库坝址设计洪水是设计洪水分析计算的重要方法。
关键词:水库;实测资料;设计洪水;计算
Abstract: the hydrological analysis and calculation is in the construction of water conservancy and hydropower projects, the planning and design of the important part, for project planning, design, construction and management to provide the hydrological data and results and study the project economic rationality is the important basis and technical feasibility. In the reservoir project construction, the flood analysis and calculation is the top priority, most small and medium reservoir basin and no actual design flow material, and in this case, the heavy rains way of dam site design is gotten the reservoir flood design flood analysis and calculation method of the important.
Keywords: reservoir; The measured data; The design flood; calculation
中圖分类号：TV62文献标识码：A 文章编号：
0引言
我国中小型水库工程数量庞大，流域面积一般较小，且无实测洪水资料或洪水资料不足。由于小流域的洪水发生在时间和空间上具有很大的随机性，很难引用上、下游及邻近流域的资料或用之来延伸和插补资料的不足。对于无实测资料水库设计洪水计算，采用暴雨资料推求设计洪水是其中一个重要途径。目前利用暴雨资料推求设计洪水的方法有推理公式法、瞬时单位线法等，下面以某水库为例，用推理公式法对水库设计洪水进行分析计算，供类似工程设计借鉴参考。
一流域概况
某水库位于贵州省南部，总库容17.55万m3，属小（二）型水库，坝址以上集雨面积1.35km2。坝址以上河流总长度2.575km, 河床比降0.35%，流域内植被差，植被种类多样，少量岩溶。坝址以上河谷深切，两岸坡度较陡，开垦度小，水土流失一般。
二水文基本资料
水库自1958年建成以来，无任何进出库记录、洪水资料。水库所在地区有县气象站，该站有1976至今完整的年降雨记录资料，资料条件好、系列长。可靠性强，与水库所处条件一致，具有很好的代表性，因此，选择该县气象站作为本工程的主要气象参证站。
三洪水分析计算
水库属小（二）型水库，大坝为五级建筑物，设计洪水标准采用30年一遇，校核洪水标准为300年一遇。
1暴雨洪水特性
流域地处南亚热带季风湿润半湿润气候区，全年温暖湿润，热量和光照资源丰富，多年平均降水量1135.8mm，一般5月中下旬进入雨季，降水量集中在5-10月，占年总量的81%，为湿季，冬半年降水量很少，11月到次年4月降水量仅占年总量的19%，为干季。
水库所在河流属山区雨源型河流，洪水特性主要取决于流域的暴雨和产汇流特性，主要为峰高量不大，历时不长，洪水过程大都是单峰型。较大洪水过程大都在8小时左右。洪水陡涨陡落，洪峰历时在2个小时左右。一般在4月下旬至5月上旬进入汛期，较大洪水一般每年5月上旬开始，至9月上旬结束，5~8月份为暴雨洪水发生季节，约占87.01%，以6月份居多，约占48.3%。
2设计暴雨
统计水库所在县气象站实测的31年（1976-2006年）最大24小时暴雨量资料，并对暴雨系列进行频率分析计算，最大24小时暴雨统计参数为：H24=118mm，CV=0.6，CS=3.5CV，结合《贵州省暴雨洪水计算实用手册》中有关等值线图，暴雨洪水计算的暴雨参数采用：H24=118mm，CV=0.5，CS=3.5CV。
因气象站无实测最大1小时暴雨量，最大1小时暴雨量的计算依据最大24小时暴雨统计参数，采用雨力转换公式计算。
雨力公式：Sp=24（n-1）×Kp×H24
式中：Sp－设计暴雨雨力，即最大1小时设计暴雨量；
Kp－皮尔逊Ⅲ型曲线的模比系数，由年最大24小时点雨量变差系数CV查CS=3.5CV的Kp值表所得；
H24－年最大24小时点雨量。
采用上述公式计算结果偏大，结合《贵州省暴雨洪水计算实用手册》中有关等值线图进行参数取值，得设计流域最大1小时暴雨统计参数为：
H1 =42mm，CV=0.4，CS=3.5CV
根据以上统计参数，最大1小时暴雨成果及频率计算成果表统计如下：
表1最大1小时设计暴雨成果表
设计暴雨成果合理性分析：参照《贵州省暴雨洪水计算实用手册》中的有关等值线图，本流域年最大24h暴雨均值为110mm，本次计算的暴雨成果是根据气象站实测1976年~2006年最大24小时资料统计，其中1980年以后的特大暴雨就有2次，分别为1996年6月29日的276.8mm和2006年6月13日的208.4mm。在所选用的系列中就有2次特大暴雨，所以导致本次计算成果偏大，故本次计算的暴雨成果是合理可靠的。
3 设计洪水
水库坝址以上集雨面积为1.35km2，设计洪水的计算采用《贵州省暴雨洪水计算实用手册》（修订本）推理公式进行计算，根据确定的暴雨参数(H1 =42mm，CV=0.4，CS=3.5CV)和在1：1万地形图上量算的流域参数，进行设计洪水的计算，计算公式为：
当F＜10km2，且θ≤30时，采用公式：
QP=0.481×r0.571×f0.223×J0.149×F0.89×[C1Sp]1.143
式中：Qp—设计洪峰流量；
r1—汇流系数；
f—流域形状系数；
J、L—主河道比降、河长；
F—流域面积；
C1—洪峰径流系数；
SP—设计暴雨雨力；
θ—流域几何特征值；θ＝L/(J1/3×F1/4)。
根据设计最大1小时暴雨量成果，代入上述计算公式中得水库设计洪水成果见下表：
表2水库坝址设计洪峰流量成果表
在用推理公式计算设计洪水中，将整个洪峰过程概化为产流和汇流，直接用设计暴雨雨力Sp计算，而不用最大24小时设计雨量，结果相对误差较小。另外，流域地理参数对公式的应用影响甚大，在实际应用中可根据情况作适当修正。
4设计洪水过程线
设计洪水过程线采用概化过程线法推求，即以最大洪峰流量Qm为高的矩形面积相当于其实测洪水径流深h，则其底宽Tm就是这次洪水的矩化历时：Tm=0.278Fh/Qm，而后将实测洪水过程线的纵坐标(Qt)、横坐标(t)分别化为Qt/Qm及t/Tm的形式，即得该次洪水的概化过程线。
从现场勘查情况看，设计流域以山丘为主，植被差，少量岩溶，因此产汇流分区取Ⅱ1区，概化过程线标准坐标在手册中查表取值，结合洪水形状系数进行计算洪水过程线计算。
表 3设计洪水过程线表
从上表可知，从产流到汇流，洪峰历时短，洪水集中，主要是由流域暴雨特性和地理特征决定的。用概化过程线法计算水库小流域的洪水过程线，完整地体现了流域的洪水特性。
四 结束语
通过以上实例分析，作者认为对无实测水文资料流域，在进行水文分析计算时应采用合理的方法，并对计算结果结合流域多种因素进行认真复核分析，采用合理的计算成果，为设计提供正确有用的水文数据。
参考文献：
[1]黄振平,水文统计学[M].
[2] 华东水利学院,水文学的概率统计基础[M].
[3]叶秉如,水利计算[M].
[4]华东水利学院,水文系水利计算及规划[M].
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词:水库;实测资料;设计洪水;计算
Abstract: the hydrological analysis and calculation is in the construction of water conservancy and hydropower projects, the planning and design of the important part, for project planning, design, construction and management to provide the hydrological data and results and study the project economic rationality is the important basis and technical feasibility. In the reservoir project construction, the flood analysis and calculation is the top priority, most small and medium reservoir basin and no actual design flow material, and in this case, the heavy rains way of dam site design is gotten the reservoir flood design flood analysis and calculation method of the important.
Keywords: reservoir; The measured data; The design flood; calculation
中圖分类号：TV62文献标识码：A 文章编号：
0引言
我国中小型水库工程数量庞大，流域面积一般较小，且无实测洪水资料或洪水资料不足。由于小流域的洪水发生在时间和空间上具有很大的随机性，很难引用上、下游及邻近流域的资料或用之来延伸和插补资料的不足。对于无实测资料水库设计洪水计算，采用暴雨资料推求设计洪水是其中一个重要途径。目前利用暴雨资料推求设计洪水的方法有推理公式法、瞬时单位线法等，下面以某水库为例，用推理公式法对水库设计洪水进行分析计算，供类似工程设计借鉴参考。
一流域概况
某水库位于贵州省南部，总库容17.55万m3，属小（二）型水库，坝址以上集雨面积1.35km2。坝址以上河流总长度2.575km, 河床比降0.35%，流域内植被差，植被种类多样，少量岩溶。坝址以上河谷深切，两岸坡度较陡，开垦度小，水土流失一般。
二水文基本资料
水库自1958年建成以来，无任何进出库记录、洪水资料。水库所在地区有县气象站，该站有1976至今完整的年降雨记录资料，资料条件好、系列长。可靠性强，与水库所处条件一致，具有很好的代表性，因此，选择该县气象站作为本工程的主要气象参证站。
三洪水分析计算
水库属小（二）型水库，大坝为五级建筑物，设计洪水标准采用30年一遇，校核洪水标准为300年一遇。
1暴雨洪水特性
流域地处南亚热带季风湿润半湿润气候区，全年温暖湿润，热量和光照资源丰富，多年平均降水量1135.8mm，一般5月中下旬进入雨季，降水量集中在5-10月，占年总量的81%，为湿季，冬半年降水量很少，11月到次年4月降水量仅占年总量的19%，为干季。
水库所在河流属山区雨源型河流，洪水特性主要取决于流域的暴雨和产汇流特性，主要为峰高量不大，历时不长，洪水过程大都是单峰型。较大洪水过程大都在8小时左右。洪水陡涨陡落，洪峰历时在2个小时左右。一般在4月下旬至5月上旬进入汛期，较大洪水一般每年5月上旬开始，至9月上旬结束，5~8月份为暴雨洪水发生季节，约占87.01%，以6月份居多，约占48.3%。
2设计暴雨
统计水库所在县气象站实测的31年（1976-2006年）最大24小时暴雨量资料，并对暴雨系列进行频率分析计算，最大24小时暴雨统计参数为：H24=118mm，CV=0.6，CS=3.5CV，结合《贵州省暴雨洪水计算实用手册》中有关等值线图，暴雨洪水计算的暴雨参数采用：H24=118mm，CV=0.5，CS=3.5CV。
因气象站无实测最大1小时暴雨量，最大1小时暴雨量的计算依据最大24小时暴雨统计参数，采用雨力转换公式计算。
雨力公式：Sp=24（n-1）×Kp×H24
式中：Sp－设计暴雨雨力，即最大1小时设计暴雨量；
Kp－皮尔逊Ⅲ型曲线的模比系数，由年最大24小时点雨量变差系数CV查CS=3.5CV的Kp值表所得；
H24－年最大24小时点雨量。
采用上述公式计算结果偏大，结合《贵州省暴雨洪水计算实用手册》中有关等值线图进行参数取值，得设计流域最大1小时暴雨统计参数为：
H1 =42mm，CV=0.4，CS=3.5CV
根据以上统计参数，最大1小时暴雨成果及频率计算成果表统计如下：
表1最大1小时设计暴雨成果表
设计暴雨成果合理性分析：参照《贵州省暴雨洪水计算实用手册》中的有关等值线图，本流域年最大24h暴雨均值为110mm，本次计算的暴雨成果是根据气象站实测1976年~2006年最大24小时资料统计，其中1980年以后的特大暴雨就有2次，分别为1996年6月29日的276.8mm和2006年6月13日的208.4mm。在所选用的系列中就有2次特大暴雨，所以导致本次计算成果偏大，故本次计算的暴雨成果是合理可靠的。
3 设计洪水
水库坝址以上集雨面积为1.35km2，设计洪水的计算采用《贵州省暴雨洪水计算实用手册》（修订本）推理公式进行计算，根据确定的暴雨参数(H1 =42mm，CV=0.4，CS=3.5CV)和在1：1万地形图上量算的流域参数，进行设计洪水的计算，计算公式为：
当F＜10km2，且θ≤30时，采用公式：
QP=0.481×r0.571×f0.223×J0.149×F0.89×[C1Sp]1.143
式中：Qp—设计洪峰流量；
r1—汇流系数；
f—流域形状系数；
J、L—主河道比降、河长；
F—流域面积；
C1—洪峰径流系数；
SP—设计暴雨雨力；
θ—流域几何特征值；θ＝L/(J1/3×F1/4)。
根据设计最大1小时暴雨量成果，代入上述计算公式中得水库设计洪水成果见下表：
表2水库坝址设计洪峰流量成果表
在用推理公式计算设计洪水中，将整个洪峰过程概化为产流和汇流，直接用设计暴雨雨力Sp计算，而不用最大24小时设计雨量，结果相对误差较小。另外，流域地理参数对公式的应用影响甚大，在实际应用中可根据情况作适当修正。
4设计洪水过程线
设计洪水过程线采用概化过程线法推求，即以最大洪峰流量Qm为高的矩形面积相当于其实测洪水径流深h，则其底宽Tm就是这次洪水的矩化历时：Tm=0.278Fh/Qm，而后将实测洪水过程线的纵坐标(Qt)、横坐标(t)分别化为Qt/Qm及t/Tm的形式，即得该次洪水的概化过程线。
从现场勘查情况看，设计流域以山丘为主，植被差，少量岩溶，因此产汇流分区取Ⅱ1区，概化过程线标准坐标在手册中查表取值，结合洪水形状系数进行计算洪水过程线计算。
表 3设计洪水过程线表
从上表可知，从产流到汇流，洪峰历时短，洪水集中，主要是由流域暴雨特性和地理特征决定的。用概化过程线法计算水库小流域的洪水过程线，完整地体现了流域的洪水特性。
四 结束语
通过以上实例分析，作者认为对无实测水文资料流域，在进行水文分析计算时应采用合理的方法，并对计算结果结合流域多种因素进行认真复核分析，采用合理的计算成果，为设计提供正确有用的水文数据。
参考文献：
[1]黄振平,水文统计学[M].
[2] 华东水利学院,水文学的概率统计基础[M].
[3]叶秉如,水利计算[M].
[4]华东水利学院,水文系水利计算及规划[M].
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。