設(shè)計(jì)洪峰流量計(jì)算方法的探討

設(shè)計(jì)洪峰流量計(jì)算方法的探討

河流和湖泊是水資源的主要輸送和土壤資源的重要組成部分。1流域氣候條件大夏河屬于黃河流域的一級(jí)支流大夏河設(shè)有夏河水文站、雙城水文站和折橋水文站。其中，夏河水文站1960年設(shè)站，集水面積為1692km大夏河流域地處副熱帶氣候區(qū)，上游和中下游氣候特征差別很大。大夏河上游區(qū)為甘南草原，氣候濕潤，植被良好，年降水量多，局部暴雨少，洪水多因長歷時(shí)降水形成，上游夏河縣多年平均氣溫2.7℃，多年平均降水量517.4mm;下游區(qū)植被差，多為間歇性干溝、雨量少、蒸發(fā)大、氣候干燥，容易產(chǎn)生歷時(shí)短、強(qiáng)度大的雷暴雨，中下游多年平均氣溫6.8℃，多年平均降水量630mm。2數(shù)據(jù)來源和研究方法2.1數(shù)據(jù)來源選取夏河站和雙城站1953—2019年實(shí)測(cè)及調(diào)查洪峰流量系列數(shù)據(jù)為基本計(jì)算數(shù)據(jù)，所有數(shù)據(jù)均來源于水文部門。2.2學(xué)習(xí)方法2.2.1設(shè)計(jì)流域的水文移置水文比擬法是指本地區(qū)水文氣象狀況和下墊面情況相同時(shí)，把參證流域的水文資料移置到設(shè)計(jì)流域的一種方法，主要解決無資料或缺少資料的小流域設(shè)計(jì)洪水計(jì)算問題式中，Q2.2.2邊也無任何資料區(qū)域地區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式法可應(yīng)用于無水文、降水資料、以及周邊也無任何資料的區(qū)域，主要適用于各斷面面積相差不大、下墊面條件相同的洪峰流量計(jì)算。大夏河流域面積小于6200km式中，q—洪峰流量模數(shù)，m2.2.3洪水洪峰洪量面積比指數(shù)n值測(cè)算面積指數(shù)法是根據(jù)通過洪峰及洪量面積比擬定計(jì)算公式，推求每場(chǎng)實(shí)測(cè)洪水洪峰洪量面積比指數(shù)n值。指數(shù)n值的大小反映上、下游鄰近參證站洪峰流量隨面積的變化關(guān)系式中，F(xiàn)3計(jì)算洪水流量的峰值3.1控制段的配置由于大夏河在甘南州匯入桑曲卻卡、酒昂、咯河、央曲、清水河等較大支流，將大夏河流域劃分為8處斷面進(jìn)行洪峰流量推求3.2—推求洪峰流量L22、L31、L96和L214斷面與夏河站相鄰，故水文要素和下墊面條件相似，先用矩法初估參數(shù)，將實(shí)測(cè)頻率計(jì)算和調(diào)查最大值作為特大值進(jìn)行適線，采用P—Ⅲ型曲線適線后，得夏河站洪峰流量均值為59.4m根據(jù)《甘肅省水文圖集》，地區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算的控制斷面頻率主要有2%、5%、10%，設(shè)計(jì)洪峰流量見表3。L22、L31、L96和L214斷面與夏河站降水、下墊面條件相似，故依據(jù)夏河站，采用面積指數(shù)法推求洪峰流量;雙城水文站與斷面L251、L288和L324降水、下墊面條件相似，則以雙城站為參證站，依據(jù)面積指數(shù)法計(jì)算洪峰流量。計(jì)算時(shí)面積指數(shù)取2/3，依據(jù)夏河站、雙城站計(jì)算的控制斷面洪峰流量結(jié)果見表4。3.3計(jì)算結(jié)果分析大夏河流域洪水產(chǎn)生原因主要是由暴雨形成的，洪水特性的決定性因素就是暴雨。一般發(fā)生在5—10月，來勢(shì)迅猛，峰形尖瘦，峰高量少。其中，6—9月是洪水高發(fā)期，7—8月是大洪水已發(fā)期，短歷時(shí)暴雨洪水發(fā)生時(shí)間較早，一般為每年的5—7月，長歷時(shí)暴雨洪水相對(duì)出現(xiàn)時(shí)間較晚。經(jīng)對(duì)表5分析，水文比擬法、面積指數(shù)法與地區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算結(jié)果相差較大。流域上下游洪峰流量具有一定相關(guān)性，但大夏河流域上下游降雨、蒸發(fā)、下墊面條件和河道斷面等差異較大，故各個(gè)斷面的洪峰流量應(yīng)根據(jù)具體方法的適用條件選用。地區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式法是目前較為簡單的一種流量計(jì)算方式，主要利用實(shí)測(cè)和調(diào)查數(shù)據(jù)，通過面積推求洪峰流量，但使用公式需考慮流域各斷面差異性，以及流域面積限制性。由于各斷面面積差異較大，故不采用此種方法推求洪峰流量;水文比擬法主要適用于參證流域有大洪水資料，且與設(shè)計(jì)流域兩者面積相差在20%以內(nèi)由歷史洪水調(diào)查和實(shí)測(cè)洪峰流量資料知，夏河站實(shí)測(cè)最大洪水洪峰流量為2016年的181m4對(duì)一致性求解不同頻率設(shè)計(jì)洪峰流量計(jì)算是水利工程規(guī)劃設(shè)計(jì)、防洪減災(zāi)規(guī)劃的核心技術(shù)環(huán)節(jié)。隨著全國河湖管理范圍劃定工作大力推動(dòng)，推求洪峰流量又重新成為諸多學(xué)者關(guān)注的焦點(diǎn)。本文采用67年的徑流系列資料，假設(shè)洪水序列具有相對(duì)一致性，使用水文比擬法、地區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式法和面積指數(shù)法，推求不同頻率設(shè)計(jì)洪峰流量，經(jīng)過綜合分析，L96、L214兩斷面采用水文比擬法成果，L22、L31依據(jù)夏河站采用面積指數(shù)法成果，L251、L288、L324依據(jù)雙城站采用面積指數(shù)法成果。計(jì)算過程中，綜合考慮了斷面面積、降水、徑流等因素的多重影響，成果相對(duì)比較合理。隨著全球氣候變化和人類活動(dòng)對(duì)下墊面條件的改變，導(dǎo)致洪水形成條件發(fā)生變化，使得洪水系列不再滿足一致性