遼西大凌河流域中小河流水文計(jì)算

馮金鵬，丁立國，王 凱，童麗麗

（遼寧省水利水電科學(xué)研究院，遼寧 沈陽 110003）

1 大凌河流域概況

大凌河是遼寧省主要河流之一，河長435 km，流域面積23 263 km2，是遼寧省西部地區(qū)流域面積最大、流程最長的河流。

1.1 水系

大凌河支流眾多，且多集中于左側(cè)，流域面積在100 km2以上的一二級(jí)支流達(dá)56條之多，其中細(xì)河、牛河的流域面積均在2 000 km2以上，大凌河西支、第二牛河的流域面積均大于1 000 km2。流域面積在1 000 km2以下的較大支流有老虎山河、涼水河、滲津河、伊馬圖河、官營子河、清河等。

1.2 氣候暴雨洪水

大凌河流域?qū)俸疁貛挠暄谉嵝蜌夂?，受南來暖濕氣團(tuán)與北來大陸氣團(tuán)交互影響及季風(fēng)環(huán)流影響，夏季炎熱多雨，冬春少雨干燥，是遼寧省的干旱地區(qū)。大凌河流域洪水主要由大暴雨形成，其主要天氣系統(tǒng)為華北氣旋、臺(tái)風(fēng)、高空槽。多年平均降水量450～610 mm，由南向北遞減，降水量年際變化較大，豐、枯年比值可達(dá)3.5倍，降水量年內(nèi)分配不均，多集中在6～9月，汛期約占80%，汛期降水量又多集中在7，8月份的幾次暴雨之中。

2 水文計(jì)算常用方法及合理性分析

2.1 利用水文測(cè)站資料計(jì)算

水文計(jì)算斷面處有水文站情況下，可應(yīng)用水文站多年(資料年限應(yīng)不少于30年)系列洪峰加歷史洪水資料，采用繪線讀點(diǎn)法（矩法）計(jì)算水文站不同頻率的洪峰流量。如果水文測(cè)站不在水文計(jì)算斷面處，但是二者處于同一流域，且氣侯條件及下墊面條件比較一致情況下，可采用水文比擬法計(jì)算設(shè)計(jì)斷面處的洪峰流量。在采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法計(jì)算設(shè)計(jì)洪峰的時(shí)候，考慮到大凌河流域的大洪水主 要有 1790，1886，1930，1949，1962，1994 年洪水，近期未發(fā)生較大洪水。因此水文系列延長后計(jì)算的設(shè)計(jì)洪峰比已有的大凌河規(guī)劃設(shè)計(jì)中已經(jīng)有設(shè)計(jì)洪峰成果要?。ū热缭洞罅韬恿饔蛞?guī)劃（要點(diǎn)）補(bǔ)充報(bào)告》），這種情況是合理的。

2.2 無資料地區(qū)水文手冊(cè)計(jì)算方法

遼寧省水文水資源勘測(cè)局于1998年8月出版《遼寧省中小河流（無資料地區(qū)）設(shè)計(jì)暴雨洪水計(jì)算方法》。該手冊(cè)在以往工作的基礎(chǔ)上，對(duì)建國以來中小流域水文資料進(jìn)行了系統(tǒng)分析和總結(jié)。通過對(duì)已有大量水文氣象資料分析，全面闡述了遼寧省暴雨、洪水時(shí)空變化規(guī)律，深入分析了暴雨、洪水相關(guān)參數(shù)，較好解決了設(shè)計(jì)暴雨問題，提供出設(shè)計(jì)洪水計(jì)算的理論、方法和一系列圖件。其基礎(chǔ)資料翔實(shí)、方法先進(jìn)、綜合成果符合部頒《設(shè)計(jì)洪水計(jì)算規(guī)范》要求。該方法在計(jì)算300～1 000 km2的中等流域和300 km2以下的小流域時(shí)具有科學(xué)、準(zhǔn)確、快捷的優(yōu)點(diǎn)。在大凌河中小河流水文計(jì)算中，若需要計(jì)算一些距離水文測(cè)站非常遠(yuǎn)、流域面積相差很大或下墊面條件差異明顯的山區(qū)中小流域時(shí)，該方法具有很強(qiáng)的實(shí)用性和便捷性。

2.3 雨量資料推求設(shè)計(jì)洪水

當(dāng)以下幾種情況出現(xiàn)時(shí)，則需由暴雨資料推求設(shè)計(jì)洪水。

1）當(dāng)設(shè)計(jì)流域?qū)崪y(cè)流量資料不足或缺乏時(shí)。2）人類活動(dòng)破壞了洪水系列的一致性。

3）設(shè)計(jì)成果需要多種方法,互相印證,合理選定。

按照暴雨洪水的形成過程，推求設(shè)計(jì)洪水可分三步進(jìn)行。①推求設(shè)計(jì)暴雨：用頻率分析法求不同歷時(shí)指定頻率的設(shè)計(jì)雨量及暴雨過程；②推求設(shè)計(jì)凈雨：設(shè)計(jì)暴雨扣除損失就是設(shè)計(jì)凈雨；③推求設(shè)計(jì)洪水：應(yīng)用單位線法等對(duì)設(shè)計(jì)凈雨進(jìn)行匯流計(jì)算，即得流域出口斷面的設(shè)計(jì)洪水過程。

2.4 平原區(qū)排水模數(shù)法

遼寧大凌河流域雖然主要為山地丘陵區(qū)，但是也存在相當(dāng)多的平原區(qū)間雜出現(xiàn)，在水文計(jì)算時(shí)，這部分區(qū)域如果都按照山區(qū)計(jì)算則會(huì)令計(jì)算結(jié)果大大超出實(shí)際情況，故需區(qū)別計(jì)算。

平原區(qū)洪水可按經(jīng)驗(yàn)公式法計(jì)算，公式如下：

式中：F——面積，km2；KP——頻率系數(shù)，當(dāng)P=5%，KP=1.84；QP——設(shè)計(jì)流量，m3/s。

式中：F——面積，km2；qP——排水模數(shù)；QP——設(shè)計(jì)流量，m3/s。

1996年，遼寧省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院在《遼寧省中部平原澇區(qū)及東南沿海澇區(qū)排水模數(shù)分析》工作中，延長水文資料至1994年，建立了新的降雨徑流關(guān)系。經(jīng)分析，遼寧西部地區(qū)10年一遇水田排水模數(shù)為 0.14～0.21 m3/（s·km2）、旱田排水模數(shù)為 0.19～0.27 m3/（s·km2）；5 年一遇水田排水模數(shù)為 0.08～0.13 m3/（s·km2）、旱田排水模數(shù)為 0.13～0.18 m3/（s·km2）。實(shí)際工作中還應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)厍闆r，合理選用參數(shù)。

2.5 計(jì)算結(jié)果的合理性分析

在水文計(jì)算完成后，必須對(duì)成果的合理性進(jìn)行分析，選擇最科學(xué)合理的成果，以保證后續(xù)河流規(guī)劃工作的順利進(jìn)行。

首先，可以將計(jì)算結(jié)果點(diǎn)繪在大凌河流域各站設(shè)計(jì)洪峰流量—面積關(guān)系圖上，根據(jù)洪水成果在圖上的離散程度對(duì)結(jié)果的合理性作出定性判斷，例圖見圖1。

其次，可采用不同方法計(jì)算設(shè)計(jì)洪水，對(duì)比成果，分析資料合理性、下墊面條件等要素對(duì)成果作定量分析。

最后，要重視流域已有的各種規(guī)劃報(bào)告和審批文件中的成果，只有通過對(duì)洪水計(jì)算結(jié)果綜合的、嚴(yán)密的分析，才能得到科學(xué)可靠的水文成果，才能保證后面工作的準(zhǔn)確性。

圖1 大凌河流域各站設(shè)計(jì)洪峰流量—面積關(guān)系圖

[1]遼寧省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院.白石水庫工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告.1996.4.