应用雨洪公式计算施工期设计洪水需注意的问题

1、应用贵州省雨洪公式计算施工期设计洪水需注意的问题汪德麟 刘彦祖贵州省水利水电工程咨询中心贵州贵阳550002摘要：贵州省雨洪公式主要是分析研究主汛期设计洪水的计算公式及参数，要将它应用于施工期设计洪水计算，只是权宜之计。若将公式所用参数的下延部分处理得当，计算的施工期设计洪水仍有较好精度。本文在尊重原分析成果的前提下，提出公式参数下延的应用，供设计单位参考。关键词：雨洪公式；施工期设计洪水；暴雨时面深；产流；按规律下延；汇流；检验1、问题的提出贵州省雨洪公式含贵州省暴雨洪水计算实用手册（简称“手册”）及其修订本小汇水流域部分（简称“修订本”）两部分，它们为我省无实测水文资料地区的设计洪水计算，

2、提供了一套应用设计暴雨推算设计洪水的办法，经实践检验，基本上适用于我省不同自然地理条件下，小于1000km2流域的河流上使用。上世纪八十年代编制“手册”与“修订本”的着重点是放在推求主汛期的稀遇洪水，甚至是用p.m.p推求p.m.f方面。对于常遇洪水（p5%）部分以及非汛期洪水却研究不足。但是在设计工作中，要求计算施工期（枯水期）的设计洪水，省内各设计单位多应用贵州省雨洪公式，根据施工期设计暴雨推求设计洪水，往往由于产流系数与汇流系数使用不一致，导致设计洪水成果差别较大。本文欲对枯水期小暴雨洪水部分的计算，在基本保持贵州省雨洪公式原貌的基础上，对“手册”与“修订本”不完善的部分，进行补充修正，

3、使其能适应小量级的暴雨洪水计算，尽量避免计算的任意性。2、施工期的暴雨特点施工期一般都安排在枯水期，该期的降水量较小，雨强也不大，一般情况不会出现暴雨，若施工期开始较早（10月、11月），结束较迟（4月）少数年分也可能出现暴雨。对这期间暴雨的时、面、深关系，缺乏研究。在贵州省雨洪公式中，已经将主汛期暴雨的时、面、深关系概化处理在公式中，即暴雨衰减指数n，暴雨点面关系已经概化在公式中。使用贵州省雨洪公式计算施工期设计洪水，其前提就要假设施工期暴雨的时、面、深关系与主汛期暴雨一致，此假设可能有一定误差，估计误差不大。3、施工期产流分析在“手册”的编制说明中，论述了造峰雨量hf与洪水深度h的关系，造

4、峰雨量即产流历时tc的流域面平均雨量。tc一般在12小时以内，雨损hs=hfh，洪峰径流系数c=h/hf。当造峰雨量大于100mm后，雨损hs接近常数，c值则随hf的增加而加大。当造峰雨量小于100mm时，hs与c都是逐渐减小的。“手册”着重分析产流关系向p.m.p外延部分，在提供查用的附表（九）中，将hf=50mm的c值分析成果去掉，hfh关系线按45直线外延至500mm，计算其c值，列入表内供查用。施工期所遇到的都是小暴雨与小洪水，有必要应用“手册”分析的hf=50mm的c值，并按照hfh关系下延至坐标原点，计算其c值，往下延伸hfc的关系。在按规律下延中，本文考虑到“手册”表（332）中

5、区与2区的c值仅差0.01，可综合在一起，下延成果如下图及表1。表1 洪峰径流系数c查用表 hf c (mm)产流分区102030405060708090100区与2区0.250.360.430.470.520.550.580.610.630.661区0.290.410.490.540.590.620.650.680.700.72“手册”所论述的造峰雨量，是指前期降雨已使下垫面基本饱和以后的雨量。在使用中一般用12小时的流域面雨量来代表，所查得的c值是偏安全的。病险水库施工洪水还需计算洪水总量，按照24小时暴雨计算洪量，其径流系数c1应小于c。624小时的暴雨衰减指数n3=0.80，得到h12

6、p=0.87h24p，即c1应略大于0.87c。在枯水期，造峰雨量以外部分产流很小，c1可考虑在0.87c0.90c之间合理选取。4、施工期洪水汇流分析“手册”编制说明在分析各水文站的洪峰模数qm与汇流系数m的关系中，有如下论述：“从各站点据分布情况看，大、中洪水的多数稳定而有规律。中、小洪水的则渐趋散乱，其中要原因是中、小洪水除一般受降雨分布不均影响外，还受径流分割及不便分割的峰后小雨的影响等。”“中、小洪水的m值较大，其主要原因可能是其洪水多在河流主槽中汇集，汇流条件较好。”“单站qmm关系的共同规律是曲线上部稳定呈垂直直线，各站m可取定值”。施工期所遇到的都是中、小洪水，从“手册”的论述

7、看，其汇流系数取值应略大一些。但是，枯水期降雨多半是大面积较均匀地分布，它与主汛期局地降雨形成的小洪水应有所差别。本文认为施工期洪水汇流系数取值与主汛期的一致，不致有较大误差。5、检验本文从暗流电站可研报告中，可分析得到麦翁水文站分期洪水成果，从平坝县前进水库除险加固实施方案中，收集到平坝气象站分期暴雨分析成果。平坝县城在麦翁水文站流域外旁边，假设平坝气象站资料可代表麦翁水文站流域的分期暴雨，估计误差不大，可应用贵州雨洪公式推算麦翁站的分期设计洪水进行检验。暗流电站坝址分期洪水成果，是将麦翁水文站分期洪水按面积比拟到坝址处，这里比拟回去，得麦翁站分期洪水成果，表2。 表2 麦翁水文站分期洪水成

8、果表施工期洪峰统计参数不同频率设计值（m3/s）均值（m3/s）cvcs/cvp=5%p=10%p=20%11月6日4月25日13.10.933.537.326.917.611月6日3月25日6.221.033.518.813.18.15 表3 平坝气象站分期暴雨成果表施工期暴雨统计参数不同频率设计值（mm）均值（mm）cvcs/cvp=5%p=10%p=20%11月4月28.80.463.554.746.437.711月3月17.60.393.530.826.822.5麦翁水文站流域面积f=189km2，主河长l=42.2km，主河道平均比降j=0.0031，形状系数f=0.106，流域几何

9、特征值=78。雨洪公式qp=0.357 r0.922 f0.125 j0.082 f0.834ch24p1.23式中 r=0.064 （2区）计算面雨量h12p，查c值为0.470.32，代入公式计算设计洪水，与径流法成果比较如表4。 表4 雨洪法计算麦翁水文站分期洪水检验施工期11月4月11月3月设计频率p=5%p=10%p=20%p=5%p=10%p=20%雨洪法p57.244.330.622.617.111.9径流法qp37.326.917.618.813.18.15p/qp1.531.651.741.201.311.46从上检验可知，本次计算仅将洪峰径流系数减少到0.470.32，雨洪

10、法计算的分期洪水成果仍比径流法成果大20%74%。某些设计单位依据“手册”附表（九）中的最小c值为0.65，计算的施工期洪水一律用0.65，将使成果偏大一倍以上。6、特小流域洪水计算的讨论在“修订本”中，对特小流域（f10km2）部分，借用科学出版社1978年出版的小流域暴雨洪峰流量一书中的表6.1“径流系数c值表”，计算特小流域的设计洪水。该表提供的c值都在0.80以上，某些设计单位据此计算施工期洪水时，就用c=0.80，自己都认为计算值偏大，但又怕用小了审查通不过。本文按照“修订本”表7提供的不同雨区24小时设计暴雨参数，计算h12p，再查“手册”附表（九）的c值，与“修订本”中表9采用的

11、c值比较如表5。 表5 两种径流系数比较表重现期(年)多雨区一般雨区较少雨区少雨区ccc/cccc/cccc/cccc/c100.780.840.930.760.840.900.720.830.870.670.820.82200.820.850.960.790.850.930.760.840.900.720.830.87500.860.870.990.830.860.970.800.850.940.760.840.901000.870.871.000.850.860.990.820.850.960.780.850.922000.890.881.010.870.871.000.840.860.9

12、80.800.850.945000.900.881.020.880.871.010.860.861.000.820.850.9610000.910.891.020.890.881.010.870.871.000.830.860.97应用表9中的sp与c值，计算洪峰模系数cp与表9中的p比较如表6。 表6 cp与p计算值比较表重现期(年)多雨区一般雨区较少雨区少雨区cppcp /pcppcp /pcppcp /pcppcp /p1013.915.20.9111.813.20.899.2210.80.857.509.450.802018.018.80.9614.816.10.9211.412.80

13、.899.4211.10.855023.523.80.9919.019.80.9614.515.50.9411.713.20.8910027.127.11.0022.022.30.9916.717.40.9613.514.90.9120031.531.11.0125.325.31.0018.919.40.9715.216.30.9350036.735.81.0229.328.91.0122.022.01.0017.518.20.96100040.839.81.0332.532.11.0124.124.11.0019.220.00.96从表5与表6的比较可知，应用我省资料分析的c值与借用权威单位

14、分析的c值，应用在主汛期设计洪水计算中，大多数情况差别很小，都在10%以内，只是在少雨区50年一遇以内的洪水，用c值比用c值计算的洪峰模系数偏小10%以上。再看“修订本”表12的检验，织金、徐花屯、七眼桥、高桥四个水文站用雨洪法计算的洪水，在50年一遇以内的小洪水，雨洪法都偏大，检验中都采用c值。说明我省资料分析的c值，用在小洪水部分是偏大的，在这部分借用的c比c值更大是不合适的。另外，我省分析的c值可以按规律下延，而c不好下延。所以，在特小流域（f10km2）的设计洪水计算中，最好还是采用我省自己分析的c值，对主汛期洪水计算影响不大，对施工期洪水计算，也可解决下延问题。“修订本”主要是对汇流系数m值，在30的部